Magnetic field induced ferromagnetic stable phase including low melting point metal

• Project/Area Number: 16K14374
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Physical properties of metals/Metal-base materials
• Research Institution: Kagoshima University
• Principal Investigator: KOYAMA Keiichi 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (70302205)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三井 好古 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (90649782)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 強磁場物質科学 / 金属物性 / 磁性 / 物性実験 / 複合材料 / 結晶成長

Outline of Final Research Achievements

In-field heat treatments of Fe-Ga and Mn-Ga diffusion couple were performed to investigate the magnetic effect of Fe-Ga and Mn-Ga reactions. For Fe-Ga system, we obtained following results: (1) reactants were Fe3Ga、Fe3Ga+Fe6Ga5、Fe6Ga5、Fe3Ga4; (2) Fe-Ga reaction is diffusion controlled; (2) the reactant phase growth was suppressed by approximately 40% in magnetic field of 10 T. For Mn-Ga system, we found following results: (1) reactants were MnGa、Mn2Ga5、MnGa3, and the reaction is diffusion controlled. (2) The growth constant was determined and was not significantly affected by magnetic effects.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでの物質合成は、主に元素組成と温度の制御によって行われてきたが、本研究はさらに磁場による磁気エネルギーをつかって新しい物質合成方法について研究してきた。これまでに本研究と関連研究で５件の新しい物質合成に関わる磁場効果現象を見出してきた。本研究によって、磁場で特定のFeGa合金磁石材料の成長を抑制できることを見出した。これは、学術的新発見の大きな成果だけではない。主金属材料合成過程において、不要な合成物を磁場で成長させない技術開発に発展されることが期待される。本研究の成功によって、我が国の科学技術・産業応用など社会的意義の大きい結果を得た。

Research Products

• [Presentation] MnーGa合金の反応に対する磁場効果 (2019)
  • Author(s): 渡邊有美、萩尾聡明、小林領太、三井好古、小山佳一
  • Organizer: 日本金属学会2019年春期講演大会
• [Presentation] Influence of magnetic field on diffusion and phase formation in Fe-Ga alloys (2018)
  • Author(s): Toshiaki Hagio, Yoshifuru Mitsui, Kohki Takahashi, Keiichi Koyama
  • Organizer: The 3rd Asian Applied Physics Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Diffusion and phase formation of Fe-Ga alloys under magnetic field (2017)
  • Author(s): T. Hagio, Y. Mitsui, K. Takahashi, K. Koyama
  • Organizer: International Conference on Magneto-Science 2017 Reims
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Fe中Ga侵入過程の微視的評価 (2017)
  • Author(s): 萩尾聡明、三井好古、小山佳一、高橋弘紀
  • Organizer: 合同学術講演会（日本金属学会九州支部会）
  • Place of Presentation: 熊本大学（熊本県・熊本市）
• [Presentation] Fe-Ga 系の反応とその組織 (2016)
  • Author(s): 萩尾聡明, 宮崎泰樹, 三井好古, 小山佳一
  • Organizer: 日本物理学会九州支部会
  • Place of Presentation: 福岡大学（福岡県・福岡市）
• [Remarks] 鹿児島大学大学院理工学研究科物理宇宙専攻 磁気物理学（小山・三井研究室）
  • URL: https://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/koyama