磁性材料
電気自動車のモーターなど高温で使うネオジム磁石に、DyやTbを加える主な目的はどれか。
- A残留磁束密度を高め、最大エネルギー積を大きくするため
- Bキュリー温度を1000℃以上に上げ、熱減磁を防ぐため
- C温度が上がると低下する保磁力を、異方性磁界を高めて補うため
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正解:C. 温度が上がると低下する保磁力を、異方性磁界を高めて補うため
Nd₂Fe₁₄B はキュリー温度が約310℃と低めで、温度が上がると結晶磁気異方性が下がり、保磁力が大きく低下します。モーターの使用温度で減磁しないように、Ndの一部をDyやTbで置き換えて異方性磁界を高め、保磁力を上げます。ただし、DyやTbの磁気モーメントはFeのモーメントと反平行に結合するので、加えるほど飽和磁化が下がり、残留磁束密度と最大エネルギー積はむしろ小さくなります。キュリー温度もこの添加では数百℃のままで、1000℃を超えることはありません。DyやTbは高価で資源が偏っているので、結晶粒の表面だけに拡散させて使用量を減らす方法が実用化されています。