2013 Fiscal Year Research-status Report
アルミニウム高ホウ化物MgAlB22の創製と高硬度材料としての探索
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25420716
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Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Research Institution | Kokushikan University |
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Principal Investigator |
岡田 繁 国士舘大学, 理工学部, 教授 (40191952)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | MgAlB22 / フラックス法 / フッ化マグネシウム / 結晶性ホウ素 / 斜方晶系 |
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| Research Abstract |
MgAlB22(斜方晶系)結晶は著者らが見出した新規高ホウ化物である。この物質と同系の化合物にはγ-AlB12が存在するが、この化合物やMgAlB22結晶は、構造が複雑であり、結晶構造の興味から著者らは興味をもって研究している。しかし、元素同士の直接反応からMgAlB22が得られ難く、多量に得る手段も難しく、この化合物を用いた応用研究の妨げになっている。そこで、MgAlB22を安定的に合成する手段を確立することが重要である。Mg-Al-B系化合物にはMgAlB14とMgAlB22の2種類の存在を報告しているが、MgAlB22の単相を得る条件は報告していない。このような背景から、Al自己フラックス法を用いて、MgAlB22の合成には、出発原料として蒸気圧の高いMg金属の代わりにMgF2,MgCl2,MgCO3,Mg(OH)2などのMg塩を用いて、それと結晶性ホウ素との反応からMgAlB22の合成を行った。所定配合比に調製した原料を高純度Al2O3製るつぼ中に充填した。合成条件は、所定の加熱温度まで300℃/h,加熱温度900～1400℃,加熱時間1時間保持,徐冷速度50℃/hで、Arガス雰囲気中で高温電気炉で実験を行った。冷却後、MgAlB22結晶を取り出すために希塩酸或いは水酸化カリウムなどを用いて行った。本実験では、金属MgやMgF2の場合で、MgAlB14とMgAlB22の混合相で得られることが分かった。ただし、それらの結晶形態から、それらを分別することが可能であった。平成25年度の実験からMgAlB22を単相と得るための条件を明らかにすることができなかったが、原料としてMgF2とホウ素の反応からもMgAlB14とMgAlB22が得られることが分かった。ただ今、それら原料からMgAlB22結晶を単相として得られる条件（加熱温度、保持温度或いは徐冷速度など）を検討している。
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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
MgAlB22結晶はホウ素含有量が、一般的な元素同士の直接反応法では得られないことが著者らの実験から明らかにしている。また、Mg-Al-B系化合物には、MgAlB14とMgAlB22が知られているが、MgAlB22を単相として得る条件を明らかにしていない。このように興味深い化合物を手軽に単相として得る方法を確立することで、応用研究の分野が広がる可能性が考えられる。従って、MgAlB22を安定に合成する手段を確立する実験を行った。しかし、Al自己フラックス中で金属Mg或いはMgF2とホウ素との反応でMgAlB14とMgAlB22の混合相と得られることが理解できた。平成25年度の実験からMgAlB22の単相を得る条件が見出されないが、今までに報告していないMgF2とホウ素の原料からMgAlB22結晶が得られることが分かった。しかし、その場合でもMgAlB14とMgAlB22結晶との混合相である。この条件を基にして単相のMgAlB22結晶を得る実験条件を詳細に検討する。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成25年度の実験では、MgAlB22結晶を単相として得ることができなかったが、Al自己フラックス中で、原料としてMgF2とホウ素との反応からMgAlB22結晶を得ることができた。金属Mgの場合と比較しながらMgAlB22を単相として得る実験条件を検討する。この方法は蒸気圧の高いMgF2を用いているために実験に使用している反応管或いはアルミナ製るつぼとの反応性が高くMgAlB22結晶を得るためには課題も多く残されている。Al自己フラックス法で用いていることで蒸気圧の比較的高い物質(金属MgやMgF2)を使用してもMgAlB22結晶の合成が可能である。今後、これら原料を用いてMgAlB22結晶を単相になる条件を探索する予定である。原料の配合比変化、加熱温度、加熱時間、徐冷速度などの実験条件を変えて検討する。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
次年度への繰り越しが生じたのは、研究発表のための旅費が当初考えていたのとは違って少なく済んだことです。すなわち、関東近辺での学会発表の参加が多かったために、旅費項目の使用頻度が少なくなってしまったためです。また、目的の結晶合成を作製するために高温度の電気炉は必要ですが、昨年度は電気エネルギーの省力化のために合成実験を比較的低温度(900～1200℃)で行いました。そのために、高温電気炉に使用しています炭化ケイ素発熱体の寿命が長時間もったことが大きな原因です。本年度は、先の実験計画から単相のMgAlB22結晶を作製するためには高温度が必要であると考えている。従って、炭化ケイ素発熱体の使用頻度が高くなると思います。
本年度はMgAlB22結晶と関連の化合物の国際会議（The 18th International Symposium on Boron, Borides and Related Materials (ISBB2014)）が米国ハワイ州ホノルル市で開催されます。その旅費(あるいは国際学会への参加登録費）を援助して貰いと考えています。また、MgAlB22結晶を高温度合成するために必要な消耗品類の物品としてアルミナ製炉心管、炭化ケイ素発熱体および不活性雰囲気中で結晶合成をするために高純度アルゴンガスなどが使用計画で必要であります。
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[Journal Article] ペロブスカイト型YRh3Bのホウ素不定比と性質に関する研究2013
Author(s)
宍戸 統悦, 湯葢 邦夫, 森 孝雄, 田中 雅彦, 工藤 邦男, 岡田 繁, 野村 明子,菅原 孝昌, 佐原 亮二, 林 好一, 古曳 重美, 澤田 豊, 手嶋 勝弥, 大石 修治, 川添 良幸, 吉川 影
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Journal Title
Journal of Flux Growth
Volume: 8
Pages: 12-17
Peer Reviewed
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[Presentation] ThCr2Si2型YCo2B2, YCo2B2Cの合成および評価
Author(s)
宍戸 統悦, 湯葢 邦夫, 森 孝雄, 田中 雅彦, 工藤 邦男, 岡田 繁, 野村 明子, 菅原 孝昌，佐原 亮二, 鎌本 喜代美, 佐原 亮二, 林 好一, 古曵 重美, 澤田 豊, 手嶋 勝弥, 大石 修治, 川添 良幸, 吉川 彰
Organizer
第11回ナノ学会
Place of Presentation
東京工業大学（東京都）
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[Presentation] GdCo2B2とGdCo2B2Cの相関係およびこれらの性質
Author(s)
宍戸 統悦, 湯葢 邦夫, 森 孝雄, 田中 雅彦, 岡田 繁, 野村 明子, 菅原 孝昌, 戸澤 慎一郎, 小原 和夫, 鎌本 喜代美, 佐原 亮二, 林 好一, 古曵 重美, 澤田 豊, 手嶋 勝弥, 大石 修治, 川添 良幸, 吉川 彰
Organizer
日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
Place of Presentation
信州大学（長野市）
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[Presentation] 新規ホウ素系高温熱電変換材料の展望
Author(s)
森 孝雄, David Berthebaud, Anastasiia Prytuliak, Ievgen Kuzmych-Ianchuk, Oksana Solohub, 西島 一志, 道上 勇一, 西村 聡之, 丸山 恵史, 宮崎 譲, 林 慶, 梶谷 剛, 野村 明子, 湯葢 邦夫, 宍戸 統悦, 岡田 繁
Organizer
第9回日本ホウ素・ホウ化物研究会
Place of Presentation
物質材料機構（つくば市）
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