결정 자기 이방성의 뜻

결정 방향에 따라 자화되기 쉬운 정도가 다른 성질. 철에서는 <100>이 자화 용이축이다. 크면 보자력이 높아지고, 작으면 투자율이 높아진다.

일본어 명칭: 結晶磁気異方性

‘결정 자기 이방성’ 관련 연습 문제는 1개 분야에 4문제가 있습니다(자성 재료 등).

이 용어의 분야: 자성 재료

결정 자기 이방성 연습 문제에 도전

Fe-약 78%Ni의 퍼멀로이가 매우 높은 투자율을 보이는 주된 이유는 무엇인가?

  1. ANi의 첨가로 포화 자화가 순철의 약 2배로 높아져, 약한 자기장에서도 곧바로 큰 자속 밀도를 얻을 수 있기 때문
  2. B결정 자기 이방성과 자기 변형이 모두 거의 0이 되어, 자벽의 이동도 자화의 회전도 일어나기 쉬워지기 때문
  3. C액체로부터의 급랭으로 결정립을 나노미터 크기까지 미세하게 하여, 결정 자기 이방성을 평균화해 상쇄했기 때문
정답과 해설 보기

정답: B. 결정 자기 이방성과 자기 변형이 모두 거의 0이 되어, 자벽의 이동도 자화의 회전도 일어나기 쉬워지기 때문

투자율을 높이려면 약한 자기장에서 자화가 크게 변해야 합니다. 자화의 회전을 방해하는 것은 결정 자기 이방성이며, 자기 변형이 있으면 내부 응력과 결합한 자기 탄성 에너지가 자벽의 이동을 방해합니다. Fe-Ni계에서는 Ni가 약 80% 전후인 조성에서 결정 자기 이방성 상수와 자기 변형 상수가 모두 0에 가까워지고, 열처리로 규칙화 정도를 조정하여 이방성을 더 작게 할 수 있으므로 매우 높은 투자율을 얻을 수 있습니다. 퍼멀로이의 포화 자속 밀도는 순철(약 2.2 T)보다 상당히 낮으므로, 포화 자화가 순철보다 크다는 선택지는 틀렸습니다. 결정립을 나노미터로 만들어 이방성을 평균화하여 상쇄하는 것은 나노 결정 연자성 합금의 개념으로, 퍼멀로이의 이유가 아닙니다.

변압기의 철심에 쓰는 방향성 전기 강판(Fe-약 3%Si)이 압연 방향으로 자화했을 때 특히 손실이 작고 투자율이 높은 이유로 옳은 것은 무엇인가?

  1. A결정립이 고스 방위 {110}<001>로 정렬되어, 자화 용이축인 <100>이 압연 방향을 향하고 있기 때문
  2. B철의 자화 용이축인 <111> 방향이 압연 방향으로 정렬되도록 압연과 풀림으로 집합 조직을 제어했기 때문
  3. C결정립을 미세하게 하여 방위를 무작위로 하고, 압연 방향을 포함한 어느 방향으로나 똑같이 자화하기 쉽게 했기 때문
정답과 해설 보기

정답: A. 결정립이 고스 방위 {110}<001>로 정렬되어, 자화 용이축인 <100>이 압연 방향을 향하고 있기 때문

철은 입방정으로, 결정 자기 이방성에 의해 <100> 방향이 가장 자화하기 쉽고(자화 용이축), <111> 방향이 가장 자화하기 어려운 방향입니다. 방향성 전기 강판은 억제제(MnS나 AlN의 미세한 석출물)를 이용한 2차 재결정으로, {110}면이 판면에 평행하고 <001> 방향이 압연 방향을 향하는 고스 방위의 조대한 결정립으로 정렬되어 있습니다. 그래서 압연 방향으로 자화하면 약한 자기장에서 포화에 가까워져 손실이 작아집니다. <111>을 자화 용이축으로 하는 선택지는 용이축과 곤란축을 혼동하고 있습니다. 방위를 무작위로 한 무방향성 전기 강판은 자속의 방향이 회전하는 모터의 철심에 사용됩니다. Si의 첨가는 전기 비저항을 높여 와전류 손실을 줄이기 위해서입니다.

해설 속의 ‘결정 자기 이방성’

‘결정 자기 이방성’ 관련 문제(4문제)

  1. Fe-약 78%Ni의 퍼멀로이가 매우 높은 투자율을 보이는 주된 이유는 무엇인가?
  2. 변압기의 철심에 쓰는 방향성 전기 강판(Fe-약 3%Si)이 압연 방향으로 자화했을 때 특히 손실이 작고 투자율이 높은 이유로 옳은 것은 무엇인가?
  3. Nd₂Fe₁₄B를 주상으로 하는 네오디뮴 자석이 큰 보자력을 가질 수 있는, 물질로서의 주된 이유는 무엇인가?
  4. 전기 자동차의 모터 등 고온에서 사용하는 네오디뮴 자석에 Dy나 Tb를 첨가하는 주된 목적은 무엇인가?

관련 용어

포화 자화 보자력 자벽 재결정 와전류 손실 자구 연자성 재료 퀴리 온도 최대 에너지적 초상자성

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