作為結晶軸的方位被控制的體心立方（BCC）結構的固溶體的金屬材料及其制造方法技術

本發明專利技術提供一種金屬材料例如電磁材料（電磁鋼板）及其制造方法，其控制金屬材料的結晶軸＜001＞的分布，使結晶軸＜001＞沿加工面進行分布。本發明專利技術是在由體心立方（BCC）結構的固溶體構成的金屬材料中，通過在成為BCC單相固溶體的溫度區域的熱壓縮加工，使金屬的結晶軸＜001＞沿所述金屬材料的加工面進行分布的金屬材料及其制造方法。例如，一種金屬材料例如電磁材料（電磁鋼板）及其制造方法，其特征在于，所述金屬材料為Fe-Si合金，將該合金在成為BCC單相固溶體的溫度區域加熱，以能夠維持BCC單相固溶體中出現的溶質原子氛圍氣支配位錯的運動，且結晶晶界能以蓄積在晶粒中的形變能作為驅動力而移動的加工狀態的形變速度，對所述的BCC單相固溶體進行壓縮加工，由此，使｛100｝與加工面平行分布。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及作為結晶軸〈001〉的方位被控制在板面內的體心立方(BCC)結構的固溶體的金屬材料及其制造方法，例如電氣設備的鐵芯材料所使用的電磁材料及其制造方法。
技術介紹
作為通過使金屬的結晶軸一致來獲得大的技術效果的例子，有在電氣設備中廣泛使用的電磁鋼板。例如，在圖3所示的變壓器那樣的磁場方位已決定的情況下 ，使用結晶軸被控制的方向性電磁鋼板。在圖3中，虛線33表示磁力線的流動，且希望磁芯材料31的容易磁化方向在層疊的板材的面內。另外，在電動機的轉子及定子中，為了減少鐵損，使用所謂的無方向性電磁鋼板。例如，如圖4所示,單相SRM (開關磁阻電動機(Switched reluctancemotor)),由纏繞有與外部電源連接的線圈的定子10、可旋轉地設置在定子10的內部、且在向定子10供給外部電源時，與該定子10通過電磁力相互作用而進行旋轉的轉子20構成。定子10包括具有環型結構的磁軛12、從磁軛12朝向轉子20沿半徑方向突出設置、且沿圓周方向通過規定的槽口 14相互隔離的多個磁極16、纏繞在這些磁極16上并與外部電源連接的線圈18。電動機的定子10通過如下方法來制造，從極薄的電磁鋼板，沖出具有磁軛12和磁極16的平面形狀的定子片，將這樣準備的定子片層疊成一定的高度而制成鐵芯，在該鐵芯上纏繞線圈18。在這樣的電動機中，伴隨其轉子的旋轉，磁場方向以轉子的旋轉軸為中心而變化。因此，作為定子及轉子用的電磁鋼板，使用所謂的無方向性的電磁鋼板(例如，參照專利文獻I)。在鋼的磁化中存在結晶軸導致的各向異性，〈001〉最容易磁化且磁滯損失少，其次，〈011〉容易磁化且磁滯損失少，最難以磁化且磁滯損失大的為〈111〉。因此，理想的是，在電動機的定子及轉子中，使〈001〉優先在半徑方向取向，在容易進行磁化的同時，減小磁滯損失導致的鐵損。即，理想的是，〈001〉以電動機的軸為中心，旋轉對稱地取向的鐵芯材料。但是，由于現在還沒有充分地控制鋼板的〈001〉使之取向的技術，因此，作為次善之策，以避免〈111〉在半徑方向的取向，且避免〈001〉偏向鋼板的特定方向的取向為目的，由新日本制鐵(株)、JFE鋼鐵(株)等開發了如圖5所示的完全沒有立體取向、且由硅鋼構成的無方向性電磁鋼板，供實際使用。例如以稱為〃 ^ 4卜- 7、*一 Λ - τ (都是注冊商標)的商品名正在從新日本制鐵(株)銷售。但是，在圖5所示的沒有立體特定取向的無方向性電磁鋼板中，盡管容易磁化方向不偏向鋼板的特定方向，但是作為結晶的易磁化軸的〈001〉大多為不沿鋼板面，因此不能提高沿鋼板面的磁通密度。因此，在電動機的效率提高方面有局限。因此，從電動機的節能觀點考慮，希望開發如下的無方向性電磁鋼板，即如圖6所示，結晶面{100}相對于鋼板面平行，且作為結晶的易磁化軸的〈001〉沿著鋼板面并在鋼板的面內呈360度方向均勻取向，從而提高了沿電磁鋼板面的磁通密度的無方向性電磁鋼板(例如，參照非專利文獻I)。另外，為了提高變壓器的效率，希望開發在磁力線的通過方向〈001〉取向的方向性電磁鋼板。因此，為了提高電動機及變壓器等電磁設備的能效，希望控制電磁材料的結晶軸〈001〉?，F有技術文獻 專利文獻專利文獻I :特開2006-87289號公報非專利文獻非專利文獻I :NIPP0N STEEL MONTHLY 20054. Pll-1
技術實現思路
專利技術所要解決的課題目前，因{011}(壓縮面)纖維織構的成長，已知在Al這樣的面心立方(FCC)結構的金屬中，要實現在壓縮軸的周圍有旋轉對稱性的結晶取向，單軸壓縮加工是有效的。另夕卜，對于Fe這樣的體心立方(BCC)結構的金屬，已知通過常溫下的單軸壓縮加工(冷壓縮)，{111} + {100}的雙重纖維織構，SP {111}和{100}與壓縮面平行的旋轉對稱取向，作為對于變形穩定的結晶取向形成。但是，存在如下問題，S卩，在對于Fe的現有的單軸壓縮加工中，不僅帶來具有優異的磁特性的〈001>與鋼板面平行的取向的{100}，而且不能使〈001>在板面內取向的{111}也共同存在。另外，在現有的單軸壓縮加工中，在板面內產生{111} 一方更加成長的狀態，因此，現狀是，單軸壓縮加工不能作為使〈001〉在板面內取向的電磁鋼板的制造技術而被利用。目前，不僅單軸壓縮加工，而且其它的加工方法也難以控制易磁化軸〈001〉的方位。因此，可以說以易磁化軸〈001〉與鋼板的表面平行的方式進行控制，獲得磁通密度高、鐵損低的磁特性優異的無方向性電磁鋼板的制造方法不存在。即，易磁化軸〈001〉在板面內取向的無方向性電磁鋼板不存在。因此，本專利技術鑒于上述現狀，以控制金屬的結晶軸為課題。例如，以將鐵材料的易磁化軸〈001〉控制為沿著加工面為課題。而且，以通過將易磁化軸〈001〉控制為沿著加工面，提供一種沿著板面的磁化容易且可獲得高的磁通密度，并且鐵損低、磁特性優異的金屬材料及其制造方法作為課題。用于解決課題的手段一直以來，已知有在高溫下對FCC結構的Al-Mg固溶體合金進行單軸壓縮變形時，形成包含{110}(壓縮面)的結晶取向的技術。但是，本專利技術人進行用于獲得{100}的研究的結果發現，增大變形量時，{100}與形變的增大一起成長，不久，成為僅{100}存在的結晶取向。對于其機理進行研究的結果實驗性地發現，該取向的變化是，當由于變形而位錯的量增加時，{100}方位的晶粒因晶界移動而消耗以{110}方位為首的其它結晶方位的晶粒并優先成長而產生。而且，著眼于如下情況，S卩，考慮到伴隨變形的位錯的導入量少，{100}為結晶中的剪切形變量的總和指標即泰勒(Taylor)因子小的結晶方位，且{100}相對于變形是穩定的。另外，在純鋁(Al)中未發現從該{110}向{100}的變化，因此，推測在Al-Mg合金中伴隨壓縮的變形，在拖拽(引爸f 3)作為溶質原子的鎂(Mg)氛圍氣的位錯運動為支配性的變形機構的情況下產生，提出了位錯的均勻分布帶來了 {100}方位的晶界移動優先性的假設。 根據該假設，專利技術人認為，即使是體心立方(BCC)結構的固溶體，也產生與純金屬不同的結晶取向。而且，著眼于在BCC金屬的單軸壓縮變形中，由于與FCC相比滑動系不同，在室溫下也與FCC不同，形成{100}和{111}共同存在的狀態，而且{100}的泰勒因子比{111}的泰勒因子低。因此，得到以下構想，S卩，只要能夠找到拖拽溶質原子氛圍氣的位錯運動成為支配的變形機構，且可進行晶界移動的加工條件，就可以消減{111}，另一方面，開發出制造{100}高頻度地沿板面取向的材料的技術。推定該構想一般可適用于體心立方(BCC)結構的金屬材料。因此，作為有效利用該構想的金屬材料，對具有體心立方(BCC)結構的鐵-硅合金，即硅鋼進行了研究，結果發現，為了增大磁通密度，可用加工條件控制必要的結晶粒徑的粗大化和板面內的〈001〉取向。基于該發現，明確了相對于現有的無方向性電磁鋼板的制造方法組合冷加工和熱處理，或熱加工和熱處理這兩個處理，僅用熱單軸壓縮加工或熱平面形變壓縮加工這樣的一個處理，就能夠制造易磁化軸〈001〉被控制為沿加工面的電磁鋼板，從而完成了本專利技術。本專利技術的第一方面提供一種金屬材料的制造方法，其本文檔來自技高網...

【技術保護點】

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：福富洋志，岡安和人，小貫祐介，
申請(專利權)人：國立大學法人橫濱國立大學，
類型：
國別省市：