2017 Fiscal Year Annual Research Report
磁場中状態図と強磁場反応促進効果を利用した強磁性磁材料の創出
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16H04547
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| Research Institution | Kagoshima University |
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Principal Investigator |
小山 佳一 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (70302205)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
三井 好古 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (90649782)
伊藤 昌和 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (40294524)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 強磁場 / 状態図 / 強磁性体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、磁気エネルギーの利得で進む化学反応・合成過程(強磁場反応促進効果)を解明し、これを基に磁場による選択的結晶成長を示すことである。試料を自発磁化が大きく基礎・応用研究も盛んなMn基及びFe基強磁性体に絞り、[A] 強磁場中状態図の系統的評価、[B] 強磁場中熱処理による強磁性合成（強磁場試料合成・特性評価）、[C] 強磁場安定強磁性相の特性評価（基礎特性評価）を計画した。研究目的を達成するために、鹿児島大学所属の研究代表者と分担者２名で、[A]から[C]実験班を分担し、さらに大学院生3名らが参画した。
H29年度研究に合成した試料は、MnBi、MnAl, Mn-Al-C、Mn-Al-Zn、Fe系である。出発試料の合成は鹿児島大学で行った。H29年度に本研究専用の5Tマグネットをレンタル導入し、磁場5Tまでの実験は鹿児島大学で行われ、10T以上の強磁場実験は東北大学金属材料研究所の共同利用設備を利用した。
[A] MnBi：H28年度に完成した世界最高磁場中熱処理急冷炉を用いて、MnBiの19T中熱処理急冷を行い、強磁場中熱分析による状態図の磁場変化の結果と整合する相を得ることに成功した。Mn-Al-Cの磁場中熱分析測定の準備を整えた。Mn-Al-Znの磁場中熱分析測定の準備を整えた。Fe系強磁性体の分解過程における磁場中熱分析を行ったが、自作熱分析装置の感度の範囲では未だ磁場効果は見出されていない。
[B] MnAl：新たな焼結法を見出した。MnAl系で強磁性タウ相から非磁性ベータ相への磁場による相変態抑制効果を見出し、この物質系の磁場効果に関わるモデルを提案した。Mn-Al-Cの合成過程の磁場効果を見出した。Mn-Al-Znの強磁性タウ相創出に関わる基本的条件を見出した。
[C] MnAl: 強磁場磁化測定の結果をもとに分子場モデルで磁化の温度変化を見積もり、計算強磁場状態図作成の準備を整えた。
これまでに合成されたMn-Al-C、Mn-Al-Zn、Fe系の基礎特性評価を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
（１）試料合成はほぼ計画通りに行われた。（２）計画していた強磁場合成、強磁場分析などほぼ全て終えた。（３）前年度に完成した強磁場中熱処理急冷炉を用いてMnBiの強磁場中の試料合成が強磁場状態図から予想されるものと一致していることを確認した。これは、本研究の強磁場中熱分析による強磁場平衡状態図決定手法の妥当性を示している。（４）Mn-Al系の強磁場による強磁性タウ相出現のメカニズムをモデルとして提案した。（５）Mn-Al-Zn系の特性を解明、Mn-AlおよびMn-Al-C系と比較し、それぞれ長所と短所を指摘した。（６）Fe系の研究に着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）磁場中実験を加速するために、本年度も本研究専用のマグネットを導入して実験を進める。（２）Mn-Al系の計算磁場中平衡状態図を完成させる。（３）強磁場中熱処理急冷炉によって合成したMn-Al系の組織について評価する。（４）Fe系物質についての評価を進め、発展性を検討する。
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