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[국내논문] FeSiBNb 리본 합금의 비정질 형성능과 자기적 특성에 미치는 Co의 첨가 효과
The Effects of Co Addition on Glass Forming Ability and Magnetic Properties for FeSiBNb Ribbon Alloys 원문보기

韓國磁氣學會誌 = Journal of the Korean Magnetics Society, v.17 no.3, 2007년, pp.128 - 132  

이태규 (안동대학교 공과대학 신소재공학부) ,  노태환 (안동대학교 공과대학 신소재공학부)

초록
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비정질 형성능을 가지는 FeSiBNb 비정질 리본 합금의 열적 및 자기적 특성에 미치는 Co의 첨가 효과에 대하여 연구되었다. 두께 $40\;{\mu}m$의 비정질$(Fe_{1-X}Co_X)_{72}Si_4B_{20}Nb_4(x=0{\sim}0.5)$ 합금에 대한 열분석 결과, Fe에 대한 Co의 치환량이 증가할수록 과냉각 액상의 존재 온도 범위가 넓어져 비정질 형성능이 증가하는 것으로 평가되었다. 또 Co 농도의 증가에 따라 약간의 $B_8$(800A/m에서의 유도 자속밀도)의 감소가 얻어지나, 투자율이 현저하게 증가하고 철손이 크게 감소하는 경향을 나타내었다. 한편 두께가 두꺼운 상기 비정질 합금의 교류 투자율의 주파수 특성은 와전류에 의한 표피 효과의 증대 때문에 $20\;{\mu}m$ 정도의 두께를 가지는 통상의 비정질 리본 합금에 비해 열화되는 것으로 나타났다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

The thermal and magnetic properties of amorphous (FeCo)SiBNb ribbon alloys with high glass forming ability have been investigated. The glass forming ability was enhanced by Co substitution in amorphous ($Fe_{1-X}Co_X)_{72}Si_4B_{20}Nb_4$ alloys with the thickness of about $40{\mu}m$<...

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제안 방법

  • 본 연구에서는 Inoue et a사에 의해 큰 비정질 형성능을 가진 것으로 보고된 바 있는 Fe-Si-B-Nb 합금계에 Fe 대신 일부 Cc를 첨가할 때 나타나는 열적 및 자기적 특성의 변화를 조사하였는데, 이때 기존의 상용 비정질 합금보다 2배 정도 두꺼운 리본형 시료를 만들어 사용하였으며, 투자율의 주파수 특성과 철손 등 주로 교류자화 특성의 측정과 평가에 주안점을 두었다.
  • 급냉 상태의 시료에 대해 CuKa 특성선을 사용한 X-선 회절 분석(XRD)과 열분석을 시행하였는데, 이때 후자의 경우 시차주사 열량계 (DSC)를 사용하여 상온에서 약 1000까지 40 ℃/min의 승온 속도로 시료를 가열하였다.
  • 본 연구에서 자기적 특성으로는 &(800 A/m에서의 유도 자속밀도), 교류 투자율(〃), 철손(core loss) 등을 즉정하였는데, 이를 위해 먼저 급냉 상태의 비정질 금속 리본을 구리 보빈에 감아 480 ℃, 진공 분위기에서 30분간 열처리하였다.
  • 투자율은 Maxwell bridge 회로에 의해 인덕턴스(£) 값을 측정함으로써 구하였는데, 본 연구에서는 Z의 측정 시 10 mOe의 자장을 인가하였고 측정 주파수는 100 kHz까지로 하였으며, 다음 식을 이용하여 그 값을 산출하였다[14].
  • 단롤형 급속 응고법으로 두께 약 40이의 (Fei_xCox)72 Si4B2oNb4(x = O~O.5)(at%) 비정질 합금 리본을 제조한 다음, 이들의 Co 농도에 따른 열적 및 자기적 성질의 변화를 조사하여 다음과 같은 결과를 얻었다.

대상 데이터

  • 순도 99.9 %의 전해철과 Co, 그리고 99.5% 이상의 순도를 가지는 Si, B, Nb의 원자 백분비(at%)가 (Fei_xCox)72Si4B20Nb4 (x = 0-0.5)가 되도록 평량한 다음, 아크 용해로를 사용하여 진공 중에서 모합금을 제조하였다. 그 후 이 합금을 소정의 크기로 절단한 뒤 단롤형 급냉 응고 장치를 사용하여 두께가 40 mm, 폭이 2 mm 정도 되는 리본 시료를 만들었다.
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참고문헌 (16)

  1. F. E. Luborsky (ed.), Amorphous Metallic Alloys, Butterworths, London (1983) pp. 187-486 

  2. H. H. Liebermann (ed.), Rapidly Solidified Alloys, Marcel Dekker, New York (1993) pp. 617-754 

  3. A. Pecker and W. L. Johnson, Appl. Phys. Lett., 63, 2342 (1993) 

  4. T. D. Shen and R. B. Schwarz, Appl. Phys. Lett., 75, 49 (1999) 

  5. Z. P. Lu, C. T. Liu, J. R. Thompson, and W. D. Porter, Phys. Rev. Lett., 92, 245503-1 (2004) 

  6. V. Ponnambalam and S. Joseph Poon, J. Mater. Res., 19, 1320 (2004) 

  7. A. Inoue, Acta. Mater., 48, 279 (2000) 

  8. A. lnoue and B. Shen, Mater. Trans., 43, 766 (2002) 

  9. B. Shen, A. Inoue, and C. Chang, Appl. Phys. Lett., 85, 4911 (2004) 

  10. K. Amiya, A. Urata, N. Nishiyama, and A. Inoue, Mater. Trans., 45, 1214 (2004) 

  11. B. Shen and A. Inoue, J. Mater. Res., 19, 2549 (2004) 

  12. B. Shen and A. Inoue, J. Mater. Res., 20, 1 (2004) 

  13. K. Amiya, A. Urata, N. Nishiyama, and A. Inoue, J. Appl. Phys., 97, 10F913-1, (2005) 

  14. 近角聰信, 磁氣(實驗物理學講座 17), 共立出版, 東京 (1968) p. 421 

  15. M. Hagiwara, A. Inoue, and T. Masumoto, Sci. Rep. Res. Inst. Tohoku Univ., A29, 351 (1981) 

  16. 노태환, 자성재료학, 두양사, 서울 (2006) pp. 391-399 

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