Challenge to elemental magnetic separation method based on equilibrium phase diagram in strong magnetic field
| Project/Area Number |
21K18833
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
|
|---|
| Research Institution | Kagoshima University |
|---|
Principal Investigator |
小山 佳一 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) |
2021-07-09 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
|
|---|
| Keywords | 強磁場 / 合金 / 元素分離 / 平衡状態図 / 磁気分離 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
強磁性相を含む平衡状態図は強磁場によって制御可能である。つまり、強磁場によって磁気エネルギーの利得を最大化する方向に、原料から強磁性体が優先的に合成されて熱的に安定化し、熱分解が抑制される。本研究では、複数元素が混在する合金溶液中で強磁場を印加し、強磁性化合物を選択的に合成、他元素を排除することにより、新しい磁気分離に挑戦する。試料は、遷移金属の磁性と化合物の磁性の違いから、生成物合成に対する磁場効果を考慮して、Mn(常磁性)、Fe(強磁性)、Cu(反磁性)と低融点の金属群を選定した。代表者研究室の超電導磁石を主に使用して研究を進める。得られた試料は、学内外の共用分析機器等を利用して評価する。
|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では(1)Mn-Bi-Sn系試料と(2)Mn-Bi-Sb系試料を中心に磁場中合成と分離に関する研究に着手した。試料合成については、(1)Mn-Bi-Sn系試料は粉体元素原料をペレット状に圧粉成形し、573Kのゼロ磁場中で3時間、6時間、12時間、24時間、48時間の 熱処理が行われた。さらに、同様のペレット状圧粉成形試料にも573Kの5T磁場中で24時間の磁場中熱処理が行われた。(2)Mn-Bi-Sb系試料はアーク溶解法によりボタン状試料を準備し、575Kで24時間のゼロ磁場及び5T磁場中熱処理により合成された。試料の評価はX線回折測定及び電子線プローブマイクロアナライザーを用いて行った。その結果以下のことが明らかとなった。
(1) Mn-Bi-Sn系：磁場の有無にかかわらず、BiはMnと化合物を作らず、Mn-Sn化合物 (反強磁性Mn3Sn, 強磁性Mn3Sn2, 反磁性MnSn2化合物)が生成した。0 T熱処理では、Mn3Sn2化合物の相分率が単調増加するが、5 T熱処理では相分率は停滞する。しかし、磁場強度を15 Tまで増大させると再び単調増加となり、磁場強度によって生成速度を制御可能であることがわかった。(2) Mn-Bi-Sb系：Mn-Bi-Sn系と同様にBiはMnと化合物を生成しなかった。573 Kでは、磁場の有無にかかわらずフェリ磁性Mn2Sb相が生成する。523 Kではゼロ磁場では反応がほぼおきないが磁場を印加することで、強磁性MnSb相の生成が促進されることがわかった。
|
Report
(3 results)
Research Products
(9 results)
