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오늘날 영구자석은 자동차, 항공기, 전자산업의 발달과 더불어 가정에서나 산업에서 폭넓게 이용되고 있으며 그 이용범위가 점차 확대되고 있다. 특히 이러한 수요의 확대는 보다 소형화, 경량화, 고효율을 가진 우수한 성질의 자석의 개발을 촉구해왔다. 철(Fe)에 탄소(C)를 소량(1wt.%) 첨가한 탄소강으로부터 시작된 영구자석의 재료는 이후 탄소강에 ...

오늘날 영구자석은 자동차, 항공기, 전자산업의 발달과 더불어 가정에서나 산업에서 폭넓게 이용되고 있으며 그 이용범위가 점차 확대되고 있다. 특히 이러한 수요의 확대는 보다 소형화, 경량화, 고효율을 가진 우수한 성질의 자석의 개발을 촉구해왔다. 철(Fe)에 탄소(C)를 소량(1wt.%) 첨가한 탄소강으로부터 시작된 영구자석의 재료는 이후 탄소강에 텅스텐(W)을 첨가한 텅스텐 steel, 텅스텐 steel에서 35%의 Fe를 Co로 치환한 Honda Steel, 그리고 Fe, Ni, Co, Al을 주 원료로 하는 알니코(Al-Ni-Co) 합금을 거쳐 현재까지도 다양한 방면에 사용되고 있는 페라이트에 이르기 까지 꾸준히 발전해 왔다. 이후 1959년 벨(bell) 연구소에서 시작된 R(Rare earth elemental: 희토류)-Co 계에 대한 연구는 이 재료의 경자성 재료로서의 가능성에 주목하게 되었고 그 결과 최대자기에너지적 ((BH)max)이 기존 페라이트에 비해 6배 이상이나 되는 Sm-Co계 영구자석 재료가 개발되었다. 그러나 Sm은 희토류 광물 중에서도 매우 적은 양 (0.5~3wt.%) 밖에 얻을 수 없고, 란탄 계열 원소중 특히 고가인 Co 역시 그 산지가 소수국가에 한정되어 있어 안정된 수급이 어렵다. 이러한 어려움을 극복하기 위한 노력은 1984년을 전후하여 일본의 스미토모(Sumitomo) 특수금속과 미국의 GM사 에서 거의 동시에 Nd-Fe-B계 재료를 개발하게 되는 배경이 되었다. Nd-Fe-B계 영구자석은 (BH)max가 64MGOe에 달하며, 이는 기존 페라이트에 비해 10배 이상의 자기적 성능을 갖는다. 하지만 기존의 자석들에 비해 큐리온도가 낮고 높은 온도에서의 자기적 성능의 열화가 급격하게 진행되는 단점이 있어 다양한 분야로의 응용이 제한되어 왔다. 이에 본 연구에서는 소결시에 일어나는 결정립 성장을 억제하여 높은 보자력을 갖는 자석을 제조하기 위해 방전 플라즈마 소결법을 적용하였다. 방전 플라즈마 소결시 이방성의 흐트러짐을 제한하기 위하여 성형체를 가소결시킨 후에 소결을 진행하였으며, 가소결 조건에 따른 이방성의 흐트러짐 정도를 판단하였다. 이러한 연구를 통해 최종적으로 25.85 kOe의 보자력을 가지는 (Nd,Dy)-Fe-B 소결자석을 제조하였다.

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