作为结晶轴的方位被控制的体心立方（BCC）结构的固溶体的金属材料及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种金属材料例如电磁材料（电磁钢板）及其制造方法，其控制金属材料的结晶轴＜001＞的分布，使结晶轴＜001＞沿加工面进行分布。本发明专利技术是在由体心立方（BCC）结构的固溶体构成的金属材料中，通过在成为BCC单相固溶体的温度区域的热压缩加工，使金属的结晶轴＜001＞沿所述金属材料的加工面进行分布的金属材料及其制造方法。例如，一种金属材料例如电磁材料（电磁钢板）及其制造方法，其特征在于，所述金属材料为Fe-Si合金，将该合金在成为BCC单相固溶体的温度区域加热，以能够维持BCC单相固溶体中出现的溶质原子氛围气支配位错的运动，且结晶晶界能以蓄积在晶粒中的形变能作为驱动力而移动的加工状态的形变速度，对所述的BCC单相固溶体进行压缩加工，由此，使｛100｝与加工面平行分布。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及作为结晶轴〈001〉的方位被控制在板面内的体心立方(BCC)结构的固溶体的金属材料及其制造方法，例如电气设备的铁芯材料所使用的电磁材料及其制造方法。
技术介绍
作为通过使金属的结晶轴一致来获得大的技术效果的例子，有在电气设备中广泛使用的电磁钢板。例如，在图3所示的变压器那样的磁场方位已决定的情况下 ，使用结晶轴被控制的方向性电磁钢板。在图3中，虚线33表示磁力线的流动，且希望磁芯材料31的容易磁化方向在层叠的板材的面内。另外，在电动机的转子及定子中，为了减少铁损，使用所谓的无方向性电磁钢板。例如，如图4所示,单相SRM (开关磁阻电动机(Switched reluctancemotor)),由缠绕有与外部电源连接的线圈的定子10、可旋转地设置在定子10的内部、且在向定子10供给外部电源时，与该定子10通过电磁力相互作用而进行旋转的转子20构成。定子10包括具有环型结构的磁轭12、从磁轭12朝向转子20沿半径方向突出设置、且沿圆周方向通过规定的槽口 14相互隔离的多个磁极16、缠绕在这些磁极16上并与外部电源连接的线圈18。电动机的定子10通过如下方法来制造，从极薄的电磁钢板，冲出具有磁轭12和磁极16的平面形状的定子片，将这样准备的定子片层叠成一定的高度而制成铁芯，在该铁芯上缠绕线圈18。在这样的电动机中，伴随其转子的旋转，磁场方向以转子的旋转轴为中心而变化。因此，作为定子及转子用的电磁钢板，使用所谓的无方向性的电磁钢板(例如，参照专利文献I)。在钢的磁化中存在结晶轴导致的各向异性，〈001〉最容易磁化且磁滞损失少，其次，〈011〉容易磁化且磁滞损失少，最难以磁化且磁滞损失大的为〈111〉。因此，理想的是，在电动机的定子及转子中，使〈001〉优先在半径方向取向，在容易进行磁化的同时，减小磁滞损失导致的铁损。即，理想的是，〈001〉以电动机的轴为中心，旋转对称地取向的铁芯材料。但是，由于现在还没有充分地控制钢板的〈001〉使之取向的技术，因此，作为次善之策，以避免〈111〉在半径方向的取向，且避免〈001〉偏向钢板的特定方向的取向为目的，由新日本制铁(株)、JFE钢铁(株)等开发了如图5所示的完全没有立体取向、且由硅钢构成的无方向性电磁钢板，供实际使用。例如以称为〃 ^ 4卜- 7、*一 Λ - τ (都是注册商标)的商品名正在从新日本制铁(株)销售。但是，在图5所示的没有立体特定取向的无方向性电磁钢板中，尽管容易磁化方向不偏向钢板的特定方向，但是作为结晶的易磁化轴的〈001〉大多为不沿钢板面，因此不能提高沿钢板面的磁通密度。因此，在电动机的效率提高方面有局限。因此，从电动机的节能观点考虑，希望开发如下的无方向性电磁钢板，即如图6所示，结晶面{100}相对于钢板面平行，且作为结晶的易磁化轴的〈001〉沿着钢板面并在钢板的面内呈360度方向均匀取向，从而提高了沿电磁钢板面的磁通密度的无方向性电磁钢板(例如，参照非专利文献I)。另外，为了提高变压器的效率，希望开发在磁力线的通过方向〈001〉取向的方向性电磁钢板。因此，为了提高电动机及变压器等电磁设备的能效，希望控制电磁材料的结晶轴〈001〉。现有技术文献 专利文献专利文献I :特开2006-87289号公报非专利文献非专利文献I :NIPP0N STEEL MONTHLY 20054. Pll-1
技术实现思路
专利技术所要解决的课题目前，因{011}(压缩面)纤维织构的成长，已知在Al这样的面心立方(FCC)结构的金属中，要实现在压缩轴的周围有旋转对称性的结晶取向，单轴压缩加工是有效的。另夕卜，对于Fe这样的体心立方(BCC)结构的金属，已知通过常温下的单轴压缩加工(冷压缩)，{111} + {100}的双重纤维织构，SP {111}和{100}与压缩面平行的旋转对称取向，作为对于变形稳定的结晶取向形成。但是，存在如下问题，S卩，在对于Fe的现有的单轴压缩加工中，不仅带来具有优异的磁特性的〈001>与钢板面平行的取向的{100}，而且不能使〈001>在板面内取向的{111}也共同存在。另外，在现有的单轴压缩加工中，在板面内产生{111} 一方更加成长的状态，因此，现状是，单轴压缩加工不能作为使〈001〉在板面内取向的电磁钢板的制造技术而被利用。目前，不仅单轴压缩加工，而且其它的加工方法也难以控制易磁化轴〈001〉的方位。因此，可以说以易磁化轴〈001〉与钢板的表面平行的方式进行控制，获得磁通密度高、铁损低的磁特性优异的无方向性电磁钢板的制造方法不存在。即，易磁化轴〈001〉在板面内取向的无方向性电磁钢板不存在。因此，本专利技术鉴于上述现状，以控制金属的结晶轴为课题。例如，以将铁材料的易磁化轴〈001〉控制为沿着加工面为课题。而且，以通过将易磁化轴〈001〉控制为沿着加工面，提供一种沿着板面的磁化容易且可获得高的磁通密度，并且铁损低、磁特性优异的金属材料及其制造方法作为课题。用于解决课题的手段一直以来，已知有在高温下对FCC结构的Al-Mg固溶体合金进行单轴压缩变形时，形成包含{110}(压缩面)的结晶取向的技术。但是，本专利技术人进行用于获得{100}的研究的结果发现，增大变形量时，{100}与形变的增大一起成长，不久，成为仅{100}存在的结晶取向。对于其机理进行研究的结果实验性地发现，该取向的变化是，当由于变形而位错的量增加时，{100}方位的晶粒因晶界移动而消耗以{110}方位为首的其它结晶方位的晶粒并优先成长而产生。而且，着眼于如下情况，S卩，考虑到伴随变形的位错的导入量少，{100}为结晶中的剪切形变量的总和指标即泰勒(Taylor)因子小的结晶方位，且{100}相对于变形是稳定的。另外，在纯铝(Al)中未发现从该{110}向{100}的变化，因此，推测在Al-Mg合金中伴随压缩的变形，在拖拽(引爸f 3)作为溶质原子的镁(Mg)氛围气的位错运动为支配性的变形机构的情况下产生，提出了位错的均匀分布带来了 {100}方位的晶界移动优先性的假设。 根据该假设，专利技术人认为，即使是体心立方(BCC)结构的固溶体，也产生与纯金属不同的结晶取向。而且，着眼于在BCC金属的单轴压缩变形中，由于与FCC相比滑动系不同，在室温下也与FCC不同，形成{100}和{111}共同存在的状态，而且{100}的泰勒因子比{111}的泰勒因子低。因此，得到以下构想，S卩，只要能够找到拖拽溶质原子氛围气的位错运动成为支配的变形机构，且可进行晶界移动的加工条件，就可以消减{111}，另一方面，开发出制造{100}高频度地沿板面取向的材料的技术。推定该构想一般可适用于体心立方(BCC)结构的金属材料。因此，作为有效利用该构想的金属材料，对具有体心立方(BCC)结构的铁-硅合金，即硅钢进行了研究，结果发现，为了增大磁通密度，可用加工条件控制必要的结晶粒径的粗大化和板面内的〈001〉取向。基于该发现，明确了相对于现有的无方向性电磁钢板的制造方法组合冷加工和热处理，或热加工和热处理这两个处理，仅用热单轴压缩加工或热平面形变压缩加工这样的一个处理，就能够制造易磁化轴〈001〉被控制为沿加工面的电磁钢板，从而完成了本专利技术。本专利技术的第一方面提供一种金属材料的制造方法，其本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：福富洋志，冈安和人，小贯祐介，
申请(专利权)人：国立大学法人横滨国立大学，
类型：
国别省市：