2018 Fiscal Year Annual Research Report
Synthesis of high saturation magnetization Fe nano soft magnetic nanoparticles with interstitial solid solution of Carbon and Oxygen
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16H04322
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
飛世 正博 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30766762)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐久間 昭正 東北大学, 工学研究科, 教授 (30361124)
齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 磁気異方性 / ハード磁性材料 / ソフト磁性材料 / 窒化鉄 / 侵入型化合物 / 炭化 / マルテンサイト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我が国のエネルギー戦略において最重要課題の一つであるモーターの効率を向上させるため、高性能新規磁性材料が求められている。本研究は、高飽和磁化材料α”-Fe16N2ナノ粒子の合成技術をベースに、磁気特性の理論計算結果を踏まえてFe16C2およびFe16O2ならびにFe100-yXy (X=C、O： y＜11 at%) 合金の合成法を確立しユビキタス元素による高磁化軟磁性材料の実現を目指したものである。
平成28年度にFeナノ粒子にCを0.1 wt%程度まで格子間に侵入させることが可能なことを見出し、平成29年度は光電子分光分析(XPS)により、Cはナノ粒子の表面から内部に向かって徐々に濃度が低くなっていることを明らかにした。平成30年度はCをより多く導入するため反応ガス種、反応時間、反応温度を変えて100条件を超えるガス反応実験を行った。その結果、Cを3 wt%まで導入することに成功し、保磁力Hcは1000 Oeから200 Oe程度まで低下させることができた。ただしC量の増加とともにO量も増加してしまい、それがまだHcを高止まりさせている要因になっていると推察している。O量を低減するために水素中還元を温度を変えて試みたところ約100 Oeまで低下させることができたが、還元温度が高いとC量も減少してしまうことがわかった。
本研究において、Feに対するCの固溶限0.02 wt%大きく上回るC量を導入することに成功しHcを低下できることを示した。実用ソフト磁性材料となるためにはO量を低減しさらなる低Hc化が必要であるが、ソフト磁性実現のための一つの可能性を提示できた。ガス反応プロセスの観点からはCやOの挙動を明らかにし、新しい物質合成方法を構築していく端緒とすることができた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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