2021 Fiscal Year Annual Research Report
革新的磁石材料の為の新規SmFe5磁性化合物の開発
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19K04485
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| Research Institution | Muroran Institute of Technology |
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Principal Investigator |
亀川 厚則 室蘭工業大学, 大学院工学研究科, 教授 (90292242)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 希土類水素化物 / SmFe5 / 高圧合成法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、高圧合成法により、外的および内的圧力を用いてSmFe5化合物の合成法の確立を目指した。RE-TM化合物(RE: 希土類、TM:遷移金属)の形成は、REとTMの原子半径比の最適条件を得ることが重要であり、代表者はこれまで、Liを加えて高圧合成することでREサイトの有効原子半径を大きく減少させることを見出している。このSmFe5相合成の最適条件を見出し、単相化を目指し、諸性質にについても調査した。
主目的となるSmFe5相については、Sm-Fe混合体たる前駆体の微細化がその後の合成による単相化のキーと考え、ボールミル装置を導入し、最適条件を検討した。一方、研究代表者らは高圧下で希土類サイトにLi元素が多量に置換し、希土類より原子半径の小さなLiによる化学的圧縮の効果によって、GPaオーダーで得 られる高圧水素化物相を常圧下で安定化させることが分かった。そこでSmなど希土類サイトにLiなど原子半径が小さな元素を置換して内的圧力を得ることで、SmFe5のより安定化についても検討を行い、Sm/Fe界面で生じる中間相として出現することが、より安定であることが示唆されたため、更なる合成条件の検討を行った。また得られる相がGPaオーダーの圧力で誘起する相変態で得られるものである可能性があるため、モデリング実験として遷移金属を含まない単純な系として希土類水素化物を選択し、その高圧相の安定化方法の検討と機構についても考察を行った。
SmFe5相については、Sm:Feが1:3.5~1:5.2の組成範囲を有する相であることが分かった。一方で単相化試料が未だ得られておらず、結晶構造の解析までには至らなかった。
一方で、希土類化合物の高圧相は、化学圧縮効果を期待したイオン半径の異なるLiのような添加元素だけでなく、高圧状態から常圧までの除圧速度（減圧速度）についても効果があることを見出した。
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