JP2881006B2 - Magnetostrictive material - Google Patents
Magnetostrictive materialInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は、磁歪材料、すなわち、外部磁界を作用させ
た場合、長さが変化する磁性材料に関する。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a magnetostrictive material, that is, a magnetic material whose length changes when an external magnetic field is applied.
＜従来の技術＞ 磁性体に外部磁界を作用させると、磁性体に伸びある
いは縮みを生じる磁歪が発生する。<Related Art> When an external magnetic field is applied to a magnetic body, magnetostriction that causes the magnetic body to expand or contract is generated.
磁歪は、例えば、変位制御用あるいは駆動用アクチュ
エータ、超音波発生用磁歪振動子、超音波遅延線、超音
波濾波器、可変周波数共振器、さらには各種センサ等に
応用されている。Magnetostriction is applied to, for example, a displacement control or drive actuator, a magnetostrictive vibrator for generating ultrasonic waves, an ultrasonic delay line, an ultrasonic filter, a variable frequency resonator, and various sensors.
磁歪材料には、高磁界強度での高い磁歪量、低磁界強
度での高い磁歪量、あるいは高い材質強度等が目的・用
途に応じて求められ、耐食性に優れている必要もある。The magnetostrictive material is required to have a high magnetostriction at a high magnetic field strength, a high magnetostriction at a low magnetic field strength, a high material strength, and the like according to the purpose and application, and also needs to have excellent corrosion resistance.
従来知られている磁歪材料で常温での飽和磁歪量が30
0×10-6以上であるものとしては、 （ｉ）鉄と希土類元素（Tb、Sm、Dy、Ho、Er、Tm）との
合金（米国特許第4,375,372号、同第４、152、178号、
同第3,949,351号、同第4,308,474号公報等）、 （ii）鉄族元素およびMnと、Tb、Smとの合金（米国特許
第4,378,258号公報）、 （iii）Ti、Ｖ、Cr、Mn、Ni、Cu、Nb、Mo、Ta、Ｗ、
Ｃ、Si、Ge、Sn、Ｂ、In、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、T
b、Eu、Dy、Ho、Er、Yb、Lu、Tmの１種以上と、FeとAl
とCoとからなる磁歪材料、およびTi、Ｖ、Cr、Mn、Co、
Ni、Cu、Nb、Mo、Ta、Ｗ、Ｃ、Si、Ge、Sn、Ｂ、In、L
a、Ce、Pr、Nd、Sm、Gd、Eu、Er、Yb、Lu、Tmの１種以
上と、TbとDyとHoとFeとからなる磁歪材料（特開昭53−
64798号公報） 等が挙げられる。A conventionally known magnetostrictive material with a saturation magnetostriction at room temperature of 30
Examples of the alloys having 0 × 10 −6 or more include: (i) alloys of iron and rare earth elements (Tb, Sm, Dy, Ho, Er, Tm) (US Pat. Nos. 4,375,372, 4, 152, 178) ,
Nos. 3,949,351 and 4,308,474), (ii) alloys of iron group elements and Mn with Tb and Sm (US Pat. No. 4,378,258), (iii) Ti, V, Cr, Mn, Ni , Cu, Nb, Mo, Ta, W,
C, Si, Ge, Sn, B, In, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, T
at least one of b, Eu, Dy, Ho, Er, Yb, Lu, Tm, Fe and Al
And Co and a magnetostrictive material comprising Ti, V, Cr, Mn, Co,
Ni, Cu, Nb, Mo, Ta, W, C, Si, Ge, Sn, B, In, L
a, Ce, Pr, Nd, Sm, Gd, Eu, Er, Yb, Lu, and at least one of Tm and a magnetostrictive material comprising Tb, Dy, Ho, and Fe
No. 64798).
これらの磁歪材料は、Feと希土類元素との合金あるい
はこれらに繊維金属等の他の元素が添加されたものであ
る。These magnetostrictive materials are alloys of Fe and rare earth elements or materials obtained by adding other elements such as fiber metal to them.
これらの合金のうち、TbとFeとの合金は、外部磁界強
度が高いとき、例えば20〜25kOe程度での磁歪量は大き
いが、磁界強度が低いときの磁歪量は十分ではない。こ
のため、Tbの一部をDyで置換したTb−Dy−Feが、低磁界
強度での磁歪量を向上させた磁歪材料として提案されて
いる。Among these alloys, an alloy of Tb and Fe has a large magnetostriction at a high external magnetic field strength, for example, about 20 to 25 kOe, but an insufficient magnetostriction at a low magnetic field strength. For this reason, Tb-Dy-Fe in which a part of Tb is replaced with Dy has been proposed as a magnetostrictive material having an improved magnetostriction at low magnetic field strength.
このような磁歪材料を利用した機器を屋外にて用いる
場合、使用温度範囲をかなり広く想定する必要がある。When using the device using such a magnetostrictive material outdoors, it is necessary to assume a considerably wide operating temperature range.
例えば、磁歪を利用した機器は自動車用の種々のバル
ブなどに適用されるが、この場合、150℃程度の高温か
ら零下50℃程度の低温までほぼリニアな動作を保証する
必要がある。For example, devices utilizing magnetostriction are applied to various valves for automobiles and the like. In this case, it is necessary to guarantee a substantially linear operation from a high temperature of about 150 ° C. to a low temperature of about 50 ° C. below zero.
しかし、上記のような磁歪材料は温度特性が悪く、特
に０℃以下の低温になると、磁歪量が大幅に減少してし
まう。However, the above-described magnetostrictive material has poor temperature characteristics, and the magnetostriction is greatly reduced particularly at a low temperature of 0 ° C. or less.
従って、使用環境の厳しい機器に用いるために、磁歪
材料の温度特性の向上が求められている。Therefore, improvement of the temperature characteristics of the magnetostrictive material has been demanded in order to use the device in a harsh environment.
＜発明が解決しようとする課題＞ 「Magnetostrictive Rare Earth−Fe2 Compounds」
（Ferromagnetic Materials,vol.1,1980,chapter 7,p.5
62）には、Tb−Dy−Fe組成において、TbとDyとの含有比
率を、磁歪量が最大となる最適比率からずらすことによ
り、磁歪量の温度依存性を改良できることが示唆されて
いる。しかし、この場合、磁歪量が低下してしまう。<Problems to be solved by the invention>"Magnetostrictive Rare Earth-Fe 2 Compounds"
(Ferromagnetic Materials, vol.1, 1980, chapter 7, p.5
62) suggests that in the Tb-Dy-Fe composition, the temperature dependency of the magnetostriction can be improved by shifting the content ratio of Tb and Dy from the optimum ratio at which the magnetostriction is maximized. However, in this case, the amount of magnetostriction decreases.
本発明は、磁歪量の温度依存性が小さく、しかも十分
な磁歪量が得られる磁歪材料を提供することを目的とす
る。An object of the present invention is to provide a magnetostrictive material which has a small temperature dependency of the magnetostriction and can obtain a sufficient magnetostriction.
＜課題を解決するための手段＞ このような目的は、下記（１）〜（２）の本発明によ
って達成される。<Means for Solving the Problems> Such an object is achieved by the present invention of the following (1) and (2).
（１）下記式で表わされる組成を有し、常温での飽和磁
歪量が300×10-6以上である磁歪材料。(1) A magnetostrictive material having a composition represented by the following formula and having a saturated magnetostriction at room temperature of 300 × 10 −6 or more.
［式］ （TbxDyyRz）Tw （ただし上記式において、ＲはGdおよび／またはNdであ
り、ＴはFe、CoおよびNiの１種以上であり、 0.1≦ｘ≦0.4 0.5≦ｙ≦0.85 0.01≦ｚ≦0.3 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ 1.6≦ｗ≦２ である。） （２）−40℃における磁歪量を25℃における磁歪量で除
した値が0.7以上である上記（１）に記載の磁歪材料。[Formula] (Tb x Dy y R z ) T w (where R is Gd and / or Nd, T is at least one of Fe, Co and Ni, and 0.1 ≦ x ≦ 0.4 0.5 ≦ y ≦ 0.85 0.01 ≦ z ≦ 0.3 x + y + z = 1 1.6 ≦ w ≦ 2) (2) The above (1) wherein the value obtained by dividing the magnetostriction at −40 ° C. by the magnetostriction at 25 ° C. is 0.7 or more. Magnetostrictive material.
＜作用＞ 本発明の磁歪材料は、Fe、TbおよびDyに加えてGdおよ
び／またはNdを含有するため、磁歪量の温度特性が良好
である。<Function> The magnetostrictive material of the present invention contains Gd and / or Nd in addition to Fe, Tb and Dy, and thus has a good magnetostrictive temperature characteristic.
具体的には、例えば−50℃程度〜150℃程度までの範
囲において、磁歪量の変動を30％以下、特に20％以下に
押えることができ、しかもGdおよび／またはNdを含有す
ることによる磁歪量の低下も殆どない。Specifically, for example, in the range of about −50 ° C. to about 150 ° C., the variation in the amount of magnetostriction can be suppressed to 30% or less, particularly 20% or less, and the magnetostriction caused by containing Gd and / or Nd can be suppressed. There is almost no decrease in volume.
＜具体的構成＞ 以下、本発明の具体的構成を、詳細に説明する。<Specific Configuration> Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.
本発明の磁歪材料は、下記式で表わされる組成を有す
る。The magnetostrictive material of the present invention has a composition represented by the following formula.
［式］ （TbxDyyRz）Tw ただし上記式において、ＲはGdおよび／またはNdであ
り、ＴはFe、CoおよびNiの１種以上である。In Expression] (Tb x Dy y R z ) T w However the above formulas, R is Gd and / or Nd, T is one or more Fe, Co and Ni.
そして、 0.1≦ｘ≦0.4 0.5≦ｙ≦0.85 0.01≦ｚ≦0.3 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ である。 Then, 0.1 ≦ x ≦ 0.4 0.5 ≦ y ≦ 0.85 0.01 ≦ z ≦ 0.3 x + y + z = 1.
TbおよびDyの含有量をそれぞれ表わすｘおよびｙが上
記範囲を外れると、低磁界で高い磁歪量が得られない。If x and y representing the contents of Tb and Dy are out of the above ranges, a high magnetostriction cannot be obtained in a low magnetic field.
Gdおよび／またはNdの含有量を表わすｚが上記範囲未
満となる低温での磁歪量が不十分であり、上記範囲を超
えると磁歪量が全体的に低下する。The magnetostriction at low temperature where z representing the content of Gd and / or Nd is less than the above range is insufficient, and when it exceeds the above range, the magnetostriction decreases as a whole.
なお、好ましくは0.05≦ｚ≦0.2である。 In addition, preferably, 0.05 ≦ z ≦ 0.2.
また、GdおよびNdが共に含有される場合、その含有比
率に特に制限はない。When both Gd and Nd are contained, the content ratio is not particularly limited.
上記したような組成を有する本発明の磁歪材料は、例
えば0.3〜4kOe程度の磁界強度において、−40℃におけ
る磁歪量を25℃における磁歪量で除した値を、0.7以
上、特に0.8以上とすることができる。The magnetostrictive material of the present invention having the composition as described above, for example, at a magnetic field strength of about 0.3 to 4 kOe, the value obtained by dividing the magnetostriction at −40 ° C. by the magnetostriction at 25 ° C. is 0.7 or more, particularly 0.8 or more. be able to.
本発明の磁歪材料では、Tbの15％以下が、上記Ｒ以外
の希土類元素で置換されていてもよい。In the magnetostrictive material of the present invention, 15% or less of Tb may be replaced by a rare earth element other than R.
Ｔの含有量を表わすｗの範囲は 1.60≦ｗ≦2.00 であり、好ましくは 1.75≦ｗ≦1.95 である。 The range of w representing the T content is 1.60 ≦ w ≦ 2.00, and preferably 1.75 ≦ w ≦ 1.95.
この範囲未満であると共晶物が多くなり、この範囲を
超えると（Tb,Dy,R）Fe3相が生じ、いずれも磁歪量が低
下する。If it is less than this range, the eutectic will increase, and if it exceeds this range, a (Tb, Dy, R) Fe 3 phase will be generated, and in each case, the magnetostriction will decrease.
Ｔとしては、キュリー点が常温以上であることから、
Fe単独、Feの一部をCoで置換したものを用いることが好
ましい。また、Mnの置換によって希土類元素−Mn合金を
作ることで強度が向上することも考えられるので、Mnが
含有されていてもよい。As T, the Curie point is above room temperature,
It is preferable to use Fe alone or a material in which part of Fe is substituted with Co. Further, since it is conceivable that the strength is improved by forming a rare earth element-Mn alloy by substitution of Mn, Mn may be contained.
このような磁歪材料の製造方法に特に制限はなく、一
般的な合金製造法、例えば、アークメルト法、ブリッジ
マン法、一方向性凝固法、ゾーンメルト法、高周波溶解
法、粉末冶金法、高速急冷法等を適当に選択することが
でき、また、遠心鋳造法を用いることもできる。The method for producing such a magnetostrictive material is not particularly limited, and a general alloy production method, for example, an arc melt method, a Bridgman method, a directional solidification method, a zone melt method, a high-frequency melting method, a powder metallurgy method, a high-speed A quenching method or the like can be appropriately selected, and a centrifugal casting method can also be used.
これら製造方法は、米国特許第4,308,474号明細書、
同第3,949,351号明細書、同第4,378,258号明細書、同第
4,375,372号明細書、同第4,158,368号明細書、同第4,15
2,178号明細書、同第4,609,402号明細書、同第4,374,66
5号明細書、特公昭61−33892号公報、特開昭58−3294号
公報等に記載されており、これらに記載の製造方法はい
ずれも本発明に適用可能である。These production methods are described in U.S. Pat.No. 4,308,474,
No. 3,949,351, No. 4,378,258, No.
No. 4,375,372, No. 4,158,368, No. 4,15
No. 2,178, No. 4,609,402, No. 4,374,66
No. 5, JP-B-61-33892, JP-A-58-3294, etc., and any of the production methods described therein can be applied to the present invention.
これらの方法により製造された磁歪材料には、組成均
一化のためにアニール処理が施されることが好ましい。The magnetostrictive material manufactured by these methods is preferably subjected to an annealing treatment to make the composition uniform.
好ましいアニール条件は、温度900〜1100℃にて３時
間程度以上である。Preferred annealing conditions are at a temperature of 900 to 1100 ° C. for about 3 hours or more.
なお、本発明の磁歪材料は、必要に応じ異方性化され
てもよい。In addition, the magnetostrictive material of the present invention may be anisotropic if necessary.
＜実施例＞ 以下、本発明を具体的実施例を挙げて詳細に説明す
る。<Example> Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
ゾーンメルト法を用いて、磁歪材料サンプルを作製し
た。各サンプルには、900℃にて24時間アニール処理を
施した。A magnetostrictive material sample was produced using a zone melt method. Each sample was annealed at 900 ° C. for 24 hours.
各サンプルの組成を表１に示す。 Table 1 shows the composition of each sample.
これらのサンプルについて、測定時の環境温度を変化
させて磁歪量を測定した。For these samples, the amount of magnetostriction was measured by changing the environmental temperature at the time of measurement.
なお、磁歪量の測定はストレーンゲージで行なった。
また、印加磁界強度は1kOeとした。The measurement of the magnetostriction was performed with a strain gauge.
The applied magnetic field strength was 1 kOe.
各温度での磁歪量と、−40℃での磁歪量を25℃での磁
歪量で除した値αとを、表１に示す。Table 1 shows the magnetostriction at each temperature and the value α obtained by dividing the magnetostriction at −40 ° C. by the magnetostriction at 25 ° C.
また、表１に示すサンプルのうち、サンプルNo.1、４
および５の温度変化と磁歪量との関係を示すグラフを、
第１図に示す。なお、この測定の際の印加磁界強度は、
800Oeとした。In addition, among the samples shown in Table 1, sample Nos. 1 and 4
A graph showing the relationship between the temperature change and the magnetostriction in the cases of and 5 is
As shown in FIG. The applied magnetic field strength during this measurement was:
800 Oe.
上記実施例の結果から、本発明の効果が明らかであ
る。 The effects of the present invention are apparent from the results of the above examples.
すなわち、GdまたはNdを含有する本発明のサンプル
は、これらを含有しない比較サンプルに比べて低温から
高温まで磁歪量の変化が少ない。しかも、常温における
磁歪量の減少も少ない。That is, the sample of the present invention containing Gd or Nd has a small change in the magnetostriction from low to high temperatures as compared with the comparative sample not containing Gd or Nd. Moreover, the amount of magnetostriction at room temperature does not decrease much.
しかし、Dyを、GdおよびNd以外の希土類元素であるHo
で置換した場合では、温度特性が悪く、しかも磁歪量の
減少も著しい。However, Dy is replaced by Ho, a rare earth element other than Gd and Nd.
When the substitution is made, the temperature characteristics are poor and the amount of magnetostriction is remarkably reduced.
＜発明の効果＞ 本発明の磁歪材料は、低温での磁歪量低下が少なく、
温度特性が良好である。<Effect of the Invention> The magnetostrictive material of the present invention has a small decrease in magnetostriction at a low temperature,
Good temperature characteristics.
このため、自動車部品用等の屋外にて使用される機器
用として好適である。Therefore, it is suitable for equipment used outdoors such as for automobile parts.
第１図は、環境温度と磁歪量との関係を示すグラフであ
る。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the ambient temperature and the amount of magnetostriction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 38/00 303 H01L 41/20 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) C22C 38/00 303 H01L 41/20
Claims (2)
飽和磁歪量が300×10-6以上である磁歪材料。 ［式］ （TbxDyyRz）Tw （ただし上記式において、ＲはGdおよび／またはNdであ
り、ＴはFe、CoおよびNiの１種以上であり、 0.1≦ｘ≦0.4 0.5≦ｙ≦0.85 0.01≦ｚ≦0.3 ｘ＋ｙ＋ｚ＝１ 1.6≦ｗ≦２ である。）1. A magnetostrictive material having a composition represented by the following formula and having a saturated magnetostriction at room temperature of 300 × 10 -6 or more. [Formula] (Tb x Dy y R z ) T w (where R is Gd and / or Nd, T is at least one of Fe, Co and Ni, and 0.1 ≦ x ≦ 0.4 0.5 ≦ y ≦ 0.85 0.01 ≦ z ≦ 0.3 x + y + z = 1 1.6 ≦ w ≦ 2)
量で除した値が0.7以上である請求項１に記載の磁歪材
料。2. The magnetostrictive material according to claim 1, wherein a value obtained by dividing the magnetostriction at −40 ° C. by the magnetostriction at 25 ° C. is 0.7 or more.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1123947A JP2881006B2 (en) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Magnetostrictive material |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1123947A JP2881006B2 (en) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Magnetostrictive material |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02305942A JPH02305942A (en) | 1990-12-19 |
| JP2881006B2 true JP2881006B2 (en) | 1999-04-12 |
Family
ID=14873283
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1123947A Expired - Fee Related JP2881006B2 (en) | 1989-05-17 | 1989-05-17 | Magnetostrictive material |
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| JP (1) | JP2881006B2 (en) |
-
1989
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| JPH02305942A (en) | 1990-12-19 |
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