(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一般式：(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ
（但し、０≦ｘ≦０．８、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）
で表される組成を有する主相および不可避的不純物よりなり、かつ、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である磁歪合金の多結晶体からなり、
焼結体であって、圧縮強度が３００ＭＰａ以上である超磁歪材料。
【請求項２】
平均結晶サイズが１００μｍ以下である請求項１に記載の超磁歪材料。
【請求項３】
前記多結晶体を構成する各結晶粒は、無配向である請求項１又は２に記載の超磁歪材料。
【請求項４】
前記磁歪合金を構成する金属元素を含む２種以上の粗粉末を不活性雰囲気中で機械的合金化処理して得た主原料粉末を成形・焼結することにより得られる請求項１から３までのいずれかに記載の超磁歪材料。
【請求項５】
一般式：(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ
（但し、０≦ｘ≦０．８、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）
で表される組成を有する主相および不可避的不純物よりなる磁歪合金及び／又はその前駆体からなり、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である主原料粉末を製造する粉末製造工程と、
前記主原料粉末を用いて多結晶体を製造する焼結体製造工程とを備え、
前記粉末製造工程は、前記磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を、不活性雰囲気中において機械的合金化処理するものである超磁歪材料の製造方法。
【請求項６】
前記焼結体製造工程は、前記主原料粉末を、９８ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の成形圧力で成形する成形工程と、
該成形工程で得られた成形体を、５００℃以上１２００℃以下で加熱し、所定時間保持する焼結工程からなる請求項５に記載の超磁歪材料の製造方法。
【請求項７】
前記焼結体製造工程は、前記主原料粉末を型内に充填し、２０℃／ｍｉｎ以上２００℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で、５００℃以上１２００℃以下の焼結温度まで加熱し、該焼結温度に保持した状態で前記主原料粉末に対して１９．６ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の圧力を加えながら、所定時間保持するものである請求項５に記載の超磁歪材料の製造方法。
【請求項８】
前記焼結体製造工程で得られた焼結体に対して押出、圧延及び／又は鍛造を行う２次加工工程をさらに備えた請求項５から７までのいずれかに記載の超磁歪材料の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超磁歪材料及びその製造方法に関し、さらに詳しくは、磁歪アクチュエータ、磁歪振動子、フィルタ、センサ等の磁気−機械変換デバイスに用いられる超磁歪材料及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
消磁した強磁性体を磁化すると、一般にその寸法、形状が変化する。このような現象を磁歪効果といい、磁歪効果を示す材料を磁歪材料という。磁歪材料としては、具体的には、Ｎｉ、Ｎｉ基合金、フェライト、希土類−鉄系の金属間化合物などが知られている。
【０００３】
これらの中でも、特に希土類−鉄系の金属間化合物（ラーベス相化合物）は、室温において１０−３程度の巨大磁歪を示す超磁歪材料として知られている。そのため、希土類−鉄系の金属間化合物は、磁気エネルギーと機械エネルギーとを相互に変換するための各種の磁気−機械変換デバイス（例えば、ＶＴＲ、カメラ、コンピュータ機器等に用いられる磁歪アクチュエータ、超音波溶接機、カッター、ソナー、医療メス、粉砕機等に用いられる磁歪振動子、メカニカルフィルタ、可変周波数変換器、遅延回路素子等の各種フィルタ類、圧力センサ、ノックセンサ、音圧センサ等の各種センサ類など）への応用が期待されているものである。
【０００４】
最も大きな磁歪を示す希土類−鉄系金属間化合物としては、Ａ．Ｅ．Ｃｌａｒｋらによって報告されたＴｂＦｅ２が知られている（A.E.Clark and H.S.Belson：”Giant Room-Temperature Magnetostrictions in TbFe2 and DyFe２”、Pys.Rev.B、5(1972)3642-3644参照）。しかしながら、このＴｂＦｅ２は、大きな磁歪を得るためには大きな磁界が必要であるという問題点があった。磁歪材料の実用化を考慮すると、大きな磁界で大きな磁歪を得るよりは、むしろ小さな磁界で変化率の大きな磁歪を得る方が望ましい。そのため、希土類−鉄系金属間化合物の磁歪特性を向上させるために、その合金組成や製造方法について、従来から種々の提案が為されている。
【０００５】
例えば、磁歪量の大きい希土類−鉄系の超磁歪合金としては、Ｔｂ０．２７Ｄｙ０．７３Ｆｅ２．０（ターフェノールＤ）が知られている。ターフェノールＤは、大きな磁歪量を得るためには結晶を配向させる必要があることから、その製造には、通常、単結晶育成法が用いられている。
【０００６】
また、例えば、特開平５−１４８５９４号公報には、低磁界における磁歪特性を向上させるために、ＲＥ(Ｆｅ１−ｑ−ｒＭｎｑＭｒ)ｓ（ＲＥは少なくとも一種の希土類元素、ＭはＣ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｃａ、Ｚｒ、Ｙ、Ｇａ、Ｂから選ばれる１種の金属元素、０．００５≦ｑ≦０．５、０．００５≦ｒ≦０．２、１．９０≦ｓ≦２．１０）で表され、異相となる１−３相の含有量が５容量％以下である超磁歪合金が開示されている。
【０００７】
さらに、特開平７−２８６２４９号公報には、所定のＴｂ、Ｄｙ及びＴ（Ｔは、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉから選択される少なくとも１種の元素）を含み、かつ磁気異方性の大きい原料Ａの粉末に対して、所定のＤｙ、Ｔｂ及びＴを含み、かつ焼結時に融剤として作用する原料Ｂの粉末及び必要に応じて実質的にＴから構成される原料Ｃを加えて混合し、この混合物を磁場中で焼結した後、焼結する磁歪材の製造方法が開示されている。また、同公報には、この方法によって、磁化容易軸が一方向に配向し、かつ、(ＴｂｖＤｙ１−ｖ)Ｔｗ（但し、０．２７≦ｖ＜０．５０、１．７０≦ｗ≦２．００）で表される組成を有する磁歪材が得られる点が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ＴｂＦｅ２中のＴｂの全部又は一部をＤｙ等の他の希土類元素に置換したり、あるいは、Ｆｅの全部又は一部をＭｎ等の他の元素に置換すると、低磁界における磁歪特性を改善することができる。また、磁化容易軸を一方向にそろえると磁歪量の大きい材料が得られることから、磁歪材料は、通常、単結晶育成法、一方向凝固法、あるいは磁場中成形−焼結法を用いて製造されている。
【０００９】
しかしながら、単結晶育成法や一方向凝固法は、生産性が極めて悪いという問題がある。また、従来の希土類−鉄系の金属間化合物は、本質的に脆いために、高負荷条件下で使用すると破損するおそれがあり、２次加工も困難である。そのため、従来の合金組成及び製造方法では、使用条件及び製造可能な形状に制限があるという問題があった。
【００１０】
また、従来の希土類−鉄系の金属間化合物は、構成元素として希土類元素を含んでいるために、酸化又は窒化しやすいという性質がある。そのため、製造工程において原料が酸化又は窒化すると、所望の磁歪特性が得られないという問題がある。また、使用中に酸化又は窒化が進行すると、磁歪特性が劣化するという問題がある。
【００１１】
また、従来の希土類−鉄系の磁歪材料は、熱伝導率が高いという性質がある。そのため、従来の材料では、使用中に磁歪素子の周辺温度が上昇すると、それによって磁歪材料がキュリー温度を超え、磁歪特性が消失するおそれがある。
【００１２】
さらに、磁歪材料には、その用途に応じて、軽量化や耐摩耗性が求められる場合がある。しかしながら、従来の希土類−鉄系の磁歪材料は、重元素を含んでいるために比重が大きく、また、耐摩耗性も不十分である。
【００１３】
本発明が解決しようとする課題は、低磁界において高い磁歪特性を有し、生産性に優れ、しかも複雑な形状を有する部品であっても製造可能な超磁歪材料及びその製造方法を提供することにある。また、本発明が解決しようとする他の課題は、高負荷条件下で使用しても破損のおそれが少ない超磁歪材料及びその製造方法を提供することにある。
【００１４】
また、本発明が解決しようとする他の課題は、使用中における材料自体の温度上昇を抑制し、磁歪特性の消失が起きにくい超磁歪材料を提供することにある。また、本発明が解決しようとする他の課題は、使用中における材料表面の酸化及び窒化を抑制し、長期間に渡って高い磁歪特性を維持することが可能な超磁歪材料を提供することにある。さらに、本発明が解決しようとする他の課題は、比重が小さく、しかも耐摩耗性に優れた超磁歪材料を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明に係る超磁歪材料は、一般式：(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ（但し、０≦ｘ≦０．８、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）で表される組成を有する主相および不可避的不純物よりなり、かつ、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である磁歪合金の多結晶体からなり、焼結体であって、圧縮強度が３００ＭＰａ以上であることを要旨とするものである。
【００１６】
Ｔｂ、Ｄｙ及びＦｅを含むラーベス相化合物を主相とする磁歪合金において、Ｆｅの一部を所定のＣｒで置換し、かつ多結晶化すると、磁歪特性を低下させることなく、圧縮強度を向上させることができる。そのため、高負荷下での使用が可能となり、また、２次加工も容易化する。
【００１７】
また、本発明に係る超磁歪材料の製造方法は、一般式：(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ（但し、０≦ｘ≦０．８、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）で表される組成を有する主相および不可避的不純物よりなる磁歪合金及び／又はその前駆体からなり、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である主原料粉末を製造する粉末製造工程と、前記主原料粉末を用いて多結晶体を製造する焼結体製造工程とを備え、前記粉末製造工程は、前記磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を、不活性雰囲気中において機械的合金化処理することを要旨とするものである。
【００１８】
この場合、前記焼結体製造工程は、前記主原料粉末を成形し、得られた成形体を加熱するものであってもよく、あるいは、前記主原料粉末を型内に充填し、加熱と同時に加圧を行うものであってもよい。
【００１９】
所定の組成を有する磁歪合金又はその前駆体からなる主原料粉末を成形・焼結すると、所定の組成を有する磁歪合金の多結晶体からなる超磁歪材料が得られる。また、製造条件を最適化することによって、異方性の少ない均質な超磁歪材料が得られる。そのため、複雑な形状を有する部品であっても、高い生産性で製造することができる。また、得られる超磁歪材料は、高強度かつ均質であるので、２次加工も容易化する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施の形態について詳細に説明する。本発明の第１の実施の形態に係る超磁歪材料は、次の化１の式で表される組成を有する相を主相とし、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である磁歪合金の多結晶体からなる。
【００２１】
【化１】
(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ
（但し、０≦ｘ≦１．０、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）
【００２２】
化１の式において、ＴｂとＤｙの比率を表すｘの値は、磁気異方性を小さくし、低磁界における磁歪特性を向上させるため、ｘの値は、０以上０．８以下が好ましく、さらに好ましくは、０以上０．５以下である。
【００２３】
Ｃｒは、Ｆｅの置換元素であり、磁歪特性に悪影響を与えることなく、圧縮強度を向上させる作用がある。また、Ｃｒには、超磁歪材料の耐食性を高める作用もある。ＣｒによるＦｅの置換量の尺度を表すｙの値は、０．８以上０．９５以下が好ましい。ｙの値が０．８未満になると、低磁界における磁歪特性が低下するので好ましくない。一方、ｙの値が０．９５を超えると、圧縮強度が低下するので好ましくない。優れた磁歪特性と高い圧縮強度とを両立させるためには、ｙの値は、さらに好ましくは、０．８５以上０．９５以下である。
【００２４】
さらに、化１の式において、（Ｔｂ＋Ｄｙ）に対する（Ｆｅ＋Ｃｒ）の比を表すｚの値は、１．５以上３．０以下が好ましい。ｚの値が１．５未満になると、超磁歪材料中における巨大磁歪を示すラーベス相化合物の割合が減少し、磁歪特性が低下するので好ましくない。一方、ｚの値が３．０を超えると、同様にラーベス相化合物の割合が低下し、磁歪特性が低下するので好ましくない。ｚの値は、さらに好ましくは、１．６以上２．２以下である。
【００２５】
本実施の形態に係る超磁歪材料は、化１の式で表される組成を有する相（すなわち、「主相」）のみからなることが望ましいが、不可避的に含まれる不純物が含まれていても良い。高い磁歪特性を得るには、主相は、８０ｍａｓｓ％以上が好ましく、さらに好ましくは、９０ｍａｓｓ％以上である。
【００２６】
また、不純物の中でも、酸素及び窒素は、特に磁歪特性を低下させる作用が強いので、焼結体に含まれる酸素量及び窒素量は、少ない程良い。高い磁歪特性を有する超磁歪材料を得るためには、酸素量は、１．５ｍａｓｓ％以下が好ましく、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。また、窒素量は、１．５ｍａｓｓ％以下が好ましく、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。
【００２７】
このような酸素量及び窒素量の少ない超磁歪材料は、化１の式で表される金属元素を含む２種以上の粗粉末を不活性雰囲気中で粉砕（又は、粉砕・混合）した主原料粉末（特に、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である主原料粉末）を成形・焼結することにより得られる。この点については、後述する。
【００２８】
さらに、本実施の形態に係る超磁歪材料において、多結晶体を構成する各結晶粒は、一方向に配向していても良く、あるいは無配向であっても良い。但し、２次加工を容易化させるためには、超磁歪材料は均質であることが望ましく、そのためには、多結晶体を構成する各結晶粒は、無配向である方が好ましい。
【００２９】
また、超磁歪材料の高負荷条件下における破損を抑制するためには、その圧縮強度は、高い程良い。超磁歪材料の圧縮強度は、具体的には、３００ＭＰａ以上が好ましい。そのためには、材料組成を最適化することに加えて、多結晶体の平均結晶サイズを小さくすることが好ましい。高負荷条件下における耐久性に優れた超磁歪材料を得るには、平均結晶サイズは、１００μｍ以下が好ましく、さらに好ましくは、５０μｍ以下である。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る超磁歪材料の作用について説明する。ラーベス相（ＡＢ２）型の金属間化合物であるＴｂＦｅ２は、巨大磁歪を示す超磁歪材料であるが、磁気異方性が大きいために、低磁界における磁歪特性に劣る。このＴｂＦｅ２に含まれるＴｂの一部をＤｙに置換すると、磁気異方性エネルギーが小さくなり、低磁界における磁歪特性が向上する。
【００３１】
また、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ系磁歪合金は、本質的に脆いという性質がある。そのため、従来の合金組成では、単結晶として用いる場合だけでなく、多結晶体として用いる場合であっても、高負荷が作用する使用条件下においては、破損するおそれがある。
【００３２】
これに対し、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ系磁歪合金のＦｅの一部を所定のＣｒで置換すると、磁歪特性を低下させることなく、圧縮強度を向上させることができる。また、このような組成を有する磁歪合金を多結晶化することによって、圧縮強度をさらに向上させることができる。そのため、高負荷下での使用が可能となり、２次加工も容易化する。
【００３３】
さらに、磁歪合金中に含まれる酸素量及び窒素量を所定の値以下とすることによって、低磁界における磁歪特性がさらに向上し、１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪量が２００ｐｐｍ以上である超磁歪材料が得られる。
【００３４】
次に、本発明の第１の実施の形態に係る超磁歪材料の製造方法について説明する。本実施の形態に係る製造方法は、粉末製造工程と、焼結体製造工程とを備えている。
【００３５】
初めに、粉末製造工程について説明する。粉末製造工程は、次の化２の式で表される組成を有する主相および不可避的不純物よりなる磁歪合金及び／又はその前駆体からなり、酸素量が１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量が１．５ｍａｓｓ％以下である主原料粉末を製造する工程である。
【００３６】
【化２】
(ＴｂｘＤｙ１−ｘ)(ＦｅｙＣｒ１−ｙ)ｚ
（但し、０≦ｘ≦０．８、０．８≦ｙ≦０．９５、１．５≦ｚ≦３．０）
【００３７】
ここで、「前駆体」とは、完全に合金化していないが、現実的な熱処理によって所望の組成を有する磁歪合金となり得るもの（例えば、機械的合金化処理された粉末など）をいう。
【００３８】
主原料粉末は、化２の式で表される相（主相）のみからなる磁歪合金及び／又はその前駆体からなることが望ましいが、不可避的に含まれる不純物が含まれていても良い。但し、高い磁歪特性を得るには、主相は、８０ｍａｓｓ％以上が好ましく、さらに好ましくは、９０ｍａｓｓ％以上である。
【００３９】
また、主原料粉末中の酸素量及び窒素量は、少ない程良い。酸素量又は窒素量が多くなると、焼結性が低下し、得られる焼結体の磁歪特性も低下するので好ましくない。主原料粉末中の酸素量は、具体的には、１．５ｍａｓｓ％以下が好ましく、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。また、主原料粉末中の窒素量は、具体的には、１．５ｍａｓｓ％以下が好ましく、さらに好ましくは、１．０ｍａｓｓ％以下である。
【００４０】
なお、主原料粉末の平均粒径については、特に限定されるものではない。一般的には、平均粒径が小さくなるほど、焼結性は向上するが、成形性や取扱性が低下する傾向があるので、主原料粉末の組成、焼結体の製造方法、焼結体の製造条件、超磁歪材料に要求される特性等に応じて、最適な平均粒径を選択すればよい。
【００４１】
また、原料を粉末化する方法は、特に限定されるものではなく、種々の方法を用いることができる。具体的には、磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を不活性雰囲気中で単に粉砕する方法、磁歪合金の溶湯を急冷凝固する方法、磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を不活性雰囲気中で機械的合金化処理する方法、水あるいはガス噴霧法等が好適な一例として挙げられる。
【００４２】
中でも、化２の式で表される磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を不活性雰囲気中において機械的合金化処理する方法は、所定の組成を有し、かつ酸素量及び窒素量の少ない磁歪合金又はその前駆体からなる主原料粉末を効率よく製造できるので、特に好適である。
【００４３】
この場合、各粗粉末は、目的とする磁歪合金の組成が得られる比率で配合すればよい。また、「不活性雰囲気」とは、真空中、減圧中、還元雰囲気中、不活性ガス雰囲気中等、出発原料である粗粉末及び／又は機械的合金化処理後に得られる主原料粉末の酸化、窒化、炭化等が生じない雰囲気をいう。
【００４４】
次に、焼結体製造工程について説明する。焼結体製造工程は、粉末製造工程において製造された主原料粉末を用いて多結晶体を製造する工程である。多結晶体を製造する方法としては、種々の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。具体的には、主原料粉末を成形し、次いで得られた成形体を加熱する方法（以下、これを「方法Ａ」という。）、主原料粉末を型内に充填し、加熱と同時に加圧を行う方法（以下、これを「方法Ｂ」という。）、主原料粉末を密閉容器内に充填し、静水圧加熱処理する方法等が好適な一例として挙げられる。
【００４５】
焼結体の製造方法として方法Ａを用いる場合、主原料粉末の成形（成形工程）は、９８ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下の成形圧力で行うことが好ましい。成形圧力が９８ＭＰａ未満になると、成形体密度が低下し、高密度の焼結体が得られないので好ましくない。一方、成形圧力を必要以上に高くしても、焼結体密度に与える影響は小さく、むしろ型の耐久性を低下させるので好ましくない。成形圧力は、さらに好ましくは、９８ＭＰａ以上４９０ＭＰａ以下である。
【００４６】
また、得られた成形体の焼結（焼結工程）は、５００℃以上１２００℃以下の温度で加熱することにより行うことが好ましい。焼結温度が５００℃未満であると、短時間で高密度の焼結体が得られないので好ましくない。また、焼結温度が１２００℃を超えると、焼結中に主原料粉末が溶融するおそれがあるので好ましくない。焼結温度は、さらに好ましくは、８００℃以上１１００℃以下である。
【００４７】
なお、方法Ａを用いる場合において、焼結は、成形体の酸化及び窒化を防止するために、不活性雰囲気中で行うのが好ましい。また、昇温速度及び焼結温度での保持時間は、特に限定されるものではなく、所定の特性（例えば、焼結体密度、平均結晶サイズ、磁歪特性等。）が得られるように、主原料粉末の組成、焼結温度等に応じて任意に選択することができる。
【００４８】
焼結体の製造方法として方法Ｂを用いる場合、具体的には、型内に主原料粉末を充填した後、所定の昇温速度で焼結温度まで昇温し、焼結温度まで達すると同時に主原料粉末に対して加圧し、所定時間保持すればよい。
【００４９】
この場合、型内に充填された主原料粉末に対して加える圧力は、１９．６ＭＰａ以上９８０ＭＰａ以下が好ましい。圧力が１９．６ＭＰａ未満になると、高密度の焼結体が得られないので好ましくない。また、圧力が９８０ＭＰａを超えると、型の耐久性が低下するので好ましくない。主原料粉末に対して加える圧力は、さらに好ましくは、３９．２ＭＰａ以上４９０ＭＰａ以下である。
【００５０】
また、方法Ｂにおいては、昇温速度は、速い程良い。これは、焼結時に加圧を行うために、昇温速度を速くしても焼結体密度が低下することがなく、むしろ昇温速度を速くすることによって、平均結晶サイズの小さい焼結体が得られるためである。但し、昇温速度が過大になると、型内に充填された主原料粉末の加熱が不均一となり、焼結性が低下するので好ましくない。平均結晶サイズが小さく、高密度かつ均一な焼結体を得るためには、昇温速度は、２０℃／ｍｉｎ以上２００℃／ｍｉｎ以下が好ましく、さらに好ましくは、３０℃／ｍｉｎ以上１５０℃／ｍｉｎ以下である。
【００５１】
また、この場合も、焼結温度は、５００℃以上１２００℃以下が好ましい。焼結温度が５００℃未満であると、短時間で高密度の焼結体が得られないので好ましくない。また、焼結温度が１２００℃を超えると、焼結中に主原料粉末が溶融するおそれがあるので好ましくない。焼結温度は、さらに好ましくは、８００℃以上１１００℃以下である。
【００５２】
さらに、型内に充填された主原料粉末の加熱方法としては、種々の方法を用いることができ、特に限定されるものではない。加熱方法としては、具体的には、ヒータを用いて型を外部から加熱する方法、上下のパンチを通して型内に直接、電流を流す方法（通電焼結法）等が好適な一例として挙げられる。中でも、通電焼結法は、高密度の焼結体を効率よく製造できるので、超磁歪材料の焼結方法として特に好適である。
【００５３】
なお、方法Ｂを用いる場合において、焼結は、主原料粉末の酸化及び窒化を防止するために、不活性雰囲気中で行うのが好ましい。また、焼結温度での保持時間は、特に限定されるものではなく、所定の特性（例えば、焼結体密度、平均結晶サイズ、磁歪特性等。）が得られるように、主原料粉末の組成、焼結温度等に応じて任意に選択することができる。
【００５４】
このような工程を経て得られた焼結体は、必要に応じて仕上げ加工を施した後、そのまま磁歪素子として用いても良いが、得られた焼結体に対して２次加工を施しても良い。２次加工方法としては、具体的には、押出、圧延、鍛造等が好適な一例として挙げられる。また、これらは単独で用いても良いが、製品の最終形状に応じて、２種以上を組み合わせて用いても良い。
【００５５】
次に、本実施の形態に係る製造方法の作用について説明する。所定の組成を有する主原料粉末を成形し、得られた成形体を焼結する方法を用いると、単結晶育成法、あるいは一方向凝固法では得られない複雑な形状を有する磁歪素子を効率よく製造することができる。また、所定の組成を有する主原料粉末を型内に充填し、所定の昇温速度で焼結温度まで昇温した後、主原料粉末に対して所定の圧力を加えながら、所定の時間保持する方法を用いると、高い焼結体密度を有し、かつ平均結晶サイズの小さい焼結体を効率よく製造することができる。
【００５６】
しかも、このようにして得られた焼結体は、所定の合金組成を有しているので、低磁界における優れた磁歪特性と、高い圧縮強度を示す。そのため、本発明に係る方法によれば、高負荷条件下での耐久性に優れた超磁歪材料が得られる。また、得られた焼結体は、高強度かつ均質であるので、２次加工も容易化する。そのため、従来の方法では得られない複雑形状を有する磁歪素子であっても、効率よく製造することができる。
【００５７】
【実施例】
（実施例１）
粒径５００μｍ以下のＴｂ、Ｄｙ、Ｆｅ及びＣｒ粗粉末を、(Ｔｂ０．５Ｄｙ０．５)(Ｆｅ０．９５Ｃｒ０．０５)２．０組成となるように配合し、遊星ボールミルを用いて１００時間の機械的合金化処理を施した。機械的合金化処理は、アルゴン雰囲気中で行い、ボールに対する粗粉末の重量比は、約０．０４とした。
【００５８】
次に、図１に示すように、内径２０ｍｍのカーボン型１０に得られた主原料粉末１２を入れ、通電焼結を行った。焼結は、１０Ｐａの真空中において、昇温速度：４０℃／ｍｉｎ、焼結温度：１０００℃、加圧力：３９．２ＭＰａ、保持時間：２０分間の条件で行い、加圧は、１０００℃に到達した直後に行った。
【００５９】
得られた焼結体について、大きさの異なる磁界を付与し、その際に生ずる磁歪の変化を測定した。図２に、その結果を示す。図２より、本実施例で得られた焼結体は、低磁界において優れた磁歪特性を示すことがわかる。得られた焼結体の１００ｋＡ／ｍの磁界中における磁歪は、３６０ｐｐｍであった。
【００６０】
（実施例２、３）
ＣｒによるＦｅの置換量を、それぞれ１０ａｔ％（実施例２）及び２０ａｔ％（実施例３）とした以外は、実施例１と同一の手順に従い、焼結体を作製した。
【００６１】
（比較例１、２）
ＣｒによるＦｅの置換量を０ａｔ％とした以外は、実施例１と同一の手順に従い、焼結体を作製した。
【００６２】
（比較例３〜６）
機械的合金化処理の際にポットに充填するアルゴンガスに対して所定量の酸素及び窒素を添加した以外は、実施例１と同一の手順に従い、焼結体を作製した（比較例３、４）。同様に、ＣｒによるＦｅの置換量を１０ａｔ％とし、かつ機械的合金化処理の際にポットに充填するアルゴンガスに対して所定量の酸素及び窒素を添加した以外は、実施例１と同一の手順に従い、焼結体を作製した（比較例５、６）。
【００６３】
実施例１〜３及び比較例１〜６で得られた機械的合金化処理後の主原料粉末について、酸素量及び窒素量を測定した。また、得られた焼結体について、１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪を測定した。さらに、得られた焼結体の上に治具を乗せ、クロスヘッドスピード１ｍｍ／ｍｉｎの条件下で圧縮試験を行った。表１に、その結果を示す。
【００６４】
【表１】
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【００６５】
Ｃｒが添加されていない比較例１及び２の場合、主原料粉末中に含まれる酸素量は、それぞれ０．５９％及び０．４９％であった。また、主原料粉末中に含まれる窒素量は、それぞれ、０．０２％及び０．１０％であった。さらに、１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪は、３７０〜３８０ｐｐｍであり、高い値を示した。しかしながら、比較例１及び２は、いずれも圧縮強度測定用治具を試料上に載せた際に、治具の自重により試料が破壊したために、圧縮強度を測定できなかった。
【００６６】
一方、ＣｒによるＦｅの置換量を５〜１０ａｔ％とした比較例３〜５は、圧縮強度が２５０〜３００ＭＰａに向上した。しかしながら、主原料粉末中に１．５ｍａｓｓ％を超える酸素、及び１．５ｍａｓｓ％を超える窒素が含まれていたために、１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪は、２００ｐｐｍ未満であった。また、磁歪は、主原料粉末中の酸素量又は窒素が多くなるほど低下する傾向を示した。
【００６７】
さらに、比較例６の場合、高濃度の酸素及び窒素が含まれる雰囲気下で機械的合金化処理を行ったために、主原料粉末中には、５．０ｍａｓｓ％の酸素と、９．８５ｍａｓｓ％の窒素が含まれていた。また、得られた焼結体の１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪は、３０ｐｐｍまで低下した。さらに、高濃度の酸素及び窒素を含んでいるために、焼結体が脆化しており、圧縮強度を測定できなかった。
【００６８】
これに対し、主原料粉末中の酸素量を１．５ｍａｓｓ％以下、窒素量を１．５ｍａｓｓ％以下とし、Ｆｅの一部をＣｒで置換した実施例１〜３は、いずれも１００ｋＡ／ｍの磁場中における磁歪は、２００ｐｐｍを超え、圧縮強度は３００ＭＰａを超えた。磁歪は、Ｃｒ置換量が少なくなるほど増加する傾向を示し、Ｃｒ置換量を１０ａｔ％以下とすると、磁歪は、Ｃｒ無添加の比較例１及び２と同等となった。一方、圧縮強度は、Ｃｒ置換量が多くなるほど増加する傾向を示し、Ｃｒ置換量を２０ａｔ％とすると、圧縮強度は、４００ＭＰａまで向上した。
【００６９】
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改変が可能である。例えば、加熱と同時に加圧を行う方法（方法Ｂ）を用いて超磁歪材料を製造する場合、加圧は、焼結温度に到達したと同時に行っても良く、あるいは、焼結温度に到達する以前から行っても良い。
【００７０】
また、主原料粉末の作製は、機械的合金化処理を用いるのが好ましいが、磁歪合金を構成する金属元素を含有する２種以上の粗粉末を、それぞれ別個に不活性雰囲気下において粉砕し、これらを所定の比率で混合する方法を用いても良い。
【００７１】
【発明の効果】
本発明に係る超磁歪材料は、所定の合金組成を有する磁歪合金の多結晶体からなるので、低磁界おける磁歪特性に優れ、しかも高い圧縮強度を示すという効果がある。また、高強度かつ均質であるので、２次加工が容易化するという効果がある。
【００７２】
また、本発明に係る超磁歪材料の製造方法は、所定の組成並びに酸素量及び窒素量を有する主原料粉末を用いて成形及び焼結を行うので、上述のような優れた特性を有する磁歪材料を効率よく製造できるという効果がある。また、得られる焼結体は、２次加工も容易であるので、従来の方法では得られない複雑形状を有する製品であっても、高い生産性で製造できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  通電焼結法の概略構成図である。
【図２】  実施例１で得られた焼結体の磁界と磁歪の関係を示す図である。
【符号の説明】
１０          型
１２          主原料粉末
１４、１６    パンチ
【図１】
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【図２】
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