超硬質ハイヤーボライドの開発

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19550189
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 宍戸 統悦 Tohoku University, 金属材料研究所, 准教授 (50125580)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 湯葢 邦夫 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00302208)
• Keywords: ハイヤーボライド / 超硬物質 / 硬度 / 溶融金属フラックス法 / 微細単結晶

Research Abstract

金属ホウ化物に関しては高硬度のみならず、高融点、比較的大きな電気伝導性と熱伝導性、高い化学的安定性といった優れた特性を有し、これまで基礎は勿論のこと応用を目指した研究が盛んになされてきた。しかし、ホウ化物の共有結合性の強さ、それを反映しての自己焼結性の低さが原因し、それらの合成や一定サイズの単結晶を得る作業は容易ではなかった。本年度の研究遂行に当たっては、特に合成面におけるフラックス法の有用性の可能性に着目して研究を展開した。
その結果、本年度はAlを自己フラックスに用いて四種類の三元系ホウ化物AlBe_<0.7>B_<22>、Al_<1.4>Mg_<0.45>B_<22>、Al_xCu_yB_<104>、R_2AlB_6(R=希土類元素)を単結晶の形にて相次いで合成できた。
これらのうち、化合物全体に占めるホウ素の原子%の高いものは特に硬さ値が高く、初期の新規ホウ化物を発見すること、および高硬度を達成すること、の大目標をクリアすることが出来た。
更に特筆すべきこととして、高濃度ホウ化物を微細単結晶として得ようとする場合において、溶融金属フラックス法が極めて有効であることが判明した。このことから、溶融金属フラックス法がホウ化物を合成する新たな反応ルートであると結論づけられた。本例の場合は、最終目的ホウ化物を構成する元素のうちの一つをフラックスに用いている、いわゆる自己フラックス法を適用しているので、余分な元素が混入してこず、化学的に高純度のホウ化物を単結晶の形で合成できた点が大いに強調される。

Research Products

• [Journal Article] 酸化ニオブ(V)と非晶質ホウ素の固相反応によるニオブホウ化物の合成 (2007)
  • Author(s): 飯泉清賢、澤田 豊、岡田 繁、宍戸統悦、工藤邦男、中嶋一雄
  • Journal Title: 粉体および粉末冶金 54[10] Pages: 682-685
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 【解説】溶融金属フラックス法によるR-Rh-B-(C)(R=希土類元素)系化合廟の単結晶育成および評価 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、岡田 繁、葉 金花、野村明子、中嶋一雄
  • Journal Title: Journal of Flux Growth 2[1] Pages: 14-19
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Syntheses and properties of MgAIB_14-type compounds from Al-self flux (2007)
  • Author(s): S. Okada, T. Shishido, T. Mori, K. Iizumi, K. Kudou and K. Nakajima
  • Journal Title: Journal of Flux Growth 2[1] Pages: 29-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] First-principles study of the structural, electroinc, and elastic properties of RRh_3B_xC_<1-x>(R=Sc and Y) (2007)
  • Author(s): R. Sahara, T. Shishido, A. Nomura, K. Kudou, S. Okada, V. Kumar, K.Nakajima and Y. Kawazoe
  • Journal Title: Physical Review B 76[2] Pages: 024105-1-02-4105-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Syntheses and properties of higher borides from melts in the systems A 1-M-B(M=Be, Mg, Cu) (2007)
  • Author(s): S. Okada, T. Mori, T. Shishido, K. Iizumi, K. Kudou, K. Nakajima and P. Rogl
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds 442 Pages: 320-323
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ab initio studies of structural, elastic and electronic properties of RRh_3 B_x(R=Sc, Y, La andCe) (2007)
  • Author(s): H. Kojima, R. Sahara, T. Shishido, A. Nomura, K. Kudou, S. Okada, V. Kumar, K, Nakajima and Y. Kawazoe
  • Journal Title: Applied Physics Letter 91 Pages: 081901-1-081901-3
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Growth and some properties of REAIB_4 and RE_2AIB_6(RE=rare earth element) (2007)
  • Author(s): S. Okada, T. Shishido, T. Mori, K. Kudou, K. lizumi and K. Nakajima
  • Journal Title: Journal of Flux Growth 2{2} Pages: 83-86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molten metal flux growth and study of properties and chemical state of a new compound PrRh_<4.8>B (2007)
  • Author(s): T. Shishido, M. Oku, S. Okada, N. Nogi, T. Amano, J. Ye, T. Mori, M. Tanaka, K. Shimamura, A. Yoshikawa, R. Sahara, K. Yubuta, V. Kumar, A. Nomura, T. Sugawara, S. Tozawa, K. Obara, N. Ohtsu, K. Hayashi, K. Fujiwara, N. Usami, S. Kohiki, K. Teshima, S. Oishi, Y. Kawazoe and K. Nakajima
  • Journal Title: Journal of Flux Growth 2[2] Pages: 87-92
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molten metal flux growth and fundamental characterization of α-AIB_12 (2007)
  • Author(s): A. Nomura, T. Sugawara, K. Yubuta, S. Okada, K. Kudou, K. Iizumi, Y. Sawada, K. Nakajima and T. Shishido
  • Journal Title: Journal of Flux Growth 2[2] Pages: 93-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Hardness and oxidation resistance, magnetic properties of REB _48Si_2(RE=Y, Tb, Dy, Ho, Er, Lu)compounds obtained by arc melting (2007)
  • Author(s): K. Kudou, S. Fukuda, S. Okada, T. Mori, K.Iizumi, T. Shishido and Y. Mantan
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics 46[12] Pages: 7803-7805
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Anomalous behavior of hardness and crystal structure in CeRh_3B_x(x=0-1)phase (2007)
  • Author(s): K. Yubuta, A. Nomura, T. Yamamura and T. Shishido
  • Journal Title: Journal of Alloys and Compounds 451 Pages: 301-304
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アークメルト法を用いたシリコン添加NbB化合物の合成 (2008)
  • Author(s): 高橋英樹、工藤邦男、万谷和義、岡田 繁、宍戸統悦
  • Organizer: 日本化学会第88春季年会(2008)
  • Place of Presentation: 立教大学池袋キャンパス立教 池袋中学校・高等学校
  • Year and Date: 20080326-30
• [Presentation] メカノケミカルプロセスを経由したNbB_2-CrB_2複合セラミックスの焼結 (2007)
  • Author(s): 飯泉清賢・岡田繁・宍戸統悦・工藤邦男・澤田豊
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 20070921-23
• [Presentation] ニオブホウ化物結晶の合成と磁気特性 (2007)
  • Author(s): 岡田 繁・宍戸統悦・森 孝雄・工藤邦男・飯泉清賢
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 20070921-23
• [Presentation] ペロブスカイト型RM_3B(R=希土類元素、M=Rh,Pd)の熱化学的性質 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦・飯泉清賢・工藤邦夫・岡田 繁・澤田 豊・天野忠昭・野村明子・菅原孝昌・戸澤慎一郎・小原和夫・中嶋一雄
  • Organizer: 平成19年度化学系学協会東北大会
  • Place of Presentation: 山形大学小白川キャンパス
  • Year and Date: 20070921-23
• [Presentation] 金属フラックスによるNbB_2結晶の合成と磁気的性質 (2007)
  • Author(s): 岡田 繁、森 孝雄、宍戸統悦、工藤邦男、飯泉清賢、中嶋一雄
  • Organizer: 日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム(2007年)
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20070912-14
• [Presentation] ペロブスカイト型R-Pd-B系化合物の合成と基礎的評価 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、葉 金花、岡田繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田豊、佐原亮二、ビジャイ クマール、湯葢邦夫、野村明子、菅原孝昌、手嶋勝弥、大石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: 日本セラミックス協会第20回秋季シンポジウム(2007年)
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
  • Year and Date: 20070912-14
• [Presentation] 二成分系ホウ化物の合成および性質-フラックス法によるニオブホウ化物結晶の育成と性質- (2007)
  • Author(s): 岡田 繁、宍戸統悦、森孝雄、飯泉清賢、工藤邦男、中嶋一雄
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] アークメルト法を用いたWB系化合物の合成とその機械的・熱的性質 (2007)
  • Author(s): 工藤邦男、野戸章吾、岡田繁、宍戸統悦、飯泉清賢、万谷義和
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] ホウ化物の機械的特性の理論解析 (2007)
  • Author(s): 佐原亮二、小島秀伸、宍戸統悦、野村明子、工藤邦男、岡田 繁、ビジャイ クマール、中嶋一雄、川添良幸
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] 高ホウ素結晶固体における同位体効果と熱的特性の制御 (2007)
  • Author(s): 野木直行、田中知、宍戸統悦
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] 酸化ニオブとホウ素の反応によるニオブホウ化物の合成 (2007)
  • Author(s): 飯泉清賢、岡田 繁、宍戸統悦、工藤邦男、澤田 豊
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] 湯葢邦夫、野村明子、中嶋一雄、宍戸統悦 (2007)
  • Author(s): CeRh_3B_x(x=0〜1)の構造的特徴
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 20070707-08
• [Presentation] 機能性化合物のバルク単結晶作製 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦
  • Organizer: 第113回東北大学金属材料研究所講演会(2007年春季)
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂
  • Year and Date: 20070524-25
• [Presentation] 第一原理計算を用いたボロンリッチボライドの弾性特性評価 (2007)
  • Author(s): 小島秀伸、佐原亮二、宍戸統悦、野村明子、工藤邦男、岡田 繁、ビジャイ クマール、中嶋一雄、川添良幸
  • Organizer: ナノ学会第5回大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 20070521-23
• [Presentation] R-Rh-B系ペロブスカイト型化合物のホウ素不定比と硬さ (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、奥 正興、岡田 繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田 豊、佐原亮二、小島秀伸、ビジャイ クマール、福原幹夫、湯蓋邦夫、野村明子、菅原孝昌、戸澤慎一郎、小原和夫、野木直行、古曳重美、手嶋勝弥、大石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: ナノ学会第5回大会
  • Place of Presentation: つくば国際会議場
  • Year and Date: 20070521-23
• [Presentation] R-Pd-B系ペロブスカイト型化合物の合成と性質 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、奥正興、葉金花、岡田 繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田 豊、石沢芳夫、田中雅彦、佐原亮二、小島秀伸、ビジャイ クマール、湯蓋邦夫、野村明子、菅原孝昌、手嶋勝弥、大石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: 第24回希土類討論会
  • Place of Presentation: 九州大学医学部
  • Year and Date: 20070517-18
• [Presentation] アーク溶融法によるペロブスカイト型RPd_3B(R=希土類元素)の合成および評価 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、葉 金花、佐々木孝彦、岡田 繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田 豊、石沢芳夫、森 孝雄、田中雅彦、野木直行、佐原亮二、湯葢邦夫、ビジャイ クマール、野村明子、菅原孝昌、戸澤慎一郎、小原和夫、手嶋勝弥、大石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] アークメルト法によるTi-B系化合物の合成と諸性質 (2007)
  • Author(s): 高橋英樹、工藤邦男、岡田 繁、宍戸統悦、飯泉清賢、万谷義和
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] ホウ化物の弾性特性に関する理論研究 (2007)
  • Author(s): 佐原亮二、宍戸統悦、野村明子、工藤邦男、岡田繁、ビジャイ クマール、中嶋一雄、川添良幸
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] TEM観察によるCeRh_3B_x(x=0〜1)化合物の結晶構造 (2007)
  • Author(s): 湯葢邦夫、野村明子、中嶋一雄、宍戸統悦
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] 新規Sc_2AIB_6単結晶の育成、結晶構造と性質 (2007)
  • Author(s): 岡田 繁、工藤邦男、田中高穂、宍戸統悦、飯泉清賢
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] 溶融金属フラックス法によるα-AIB_12単結晶の育成および評価 (2007)
  • Author(s): 野村明子、菅原孝昌、湯蓋邦夫、岡田 繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田 豊、中鳴一雄、宍戸統悦
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] 溶融金属フラックス法による新化合物PrRh_<4.8>B_2の単結晶育成および評価 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、奥 正興、岡田 繁、野木直行、天野忠昭、葉 金花、森 孝雄、田中雅彦、島村清史、吉川 彰、佐原亮二、湯蓋邦夫、ビジャイ クマール、野村明子、菅原孝昌、戸澤慎一郎、小原和夫、大津直史、林 好一、藤原航三、宇佐見徳隆、古曳重美、手嶋勝弥、犬石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: 第2回日本フラックス成長研究発表会
  • Place of Presentation: 金属材料研究所 講堂・会議室
  • Year and Date: 2007-12-14
• [Presentation] ペロブスカイト型RM_3B(R=希土類元素、M=Pd,Rh)の合成および評価 (2007)
  • Author(s): 宍戸統悦、葉 金花、岡田 繁、工藤邦男、飯泉清賢、澤田 豊、石沢芳夫、森 孝雄、田中雅彦、野木直行、佐原亮二、ビジャイ クマール、湯葢邦夫、野村明子、菅原孝昌、手嶋勝弥、大石修治、川添良幸、中嶋一雄
  • Organizer: 第5回国内ホウ素・ホウ化物研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学 セミナーハウス
  • Year and Date: 2007-07-08
• [Book] ホウ素・ホウ化物および関連物質の基礎と応用 (2008)
  • Author(s): 宍戸統悦
  • Total Pages: 151-169
  • Publisher: シーエムシー出版