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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

研究課題

研究課題/領域番号 16H04547
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 金属・資源生産工学
研究機関鹿児島大学

研究代表者

小山 佳一  鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (70302205)

研究分担者 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, 総合科学域総合教育学系, 准教授 (40294524)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2018年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2017年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2016年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
キーワード強磁場 / 平衡状態図 / 磁場中合成 / 強磁性体 / 磁場効果 / 状態図 / 金属物性 / 結晶成長 / 磁性 / 反応・分離工学
研究成果の概要

強磁場中状態図を評価と磁気エネルギーの利得で進む磁場化学反応促進効果について、次の主な成果を得た。(1)世界最高磁場19Tでの磁場中熱処理急冷炉を開発した。(2)MnBiの磁場化学反応促進効果の起源は主に強磁性相核生成数の増加による。(3)磁場勾配を利用すれば0.5T程度でもMnBiの磁気分離が可能と示唆された。(4)MnAlで磁場誘起非磁性ー強磁性相変態の起源は、非磁性イプシロン相ー強磁性タウ相変態促進とベータ相変態抑制による。(5)MnAlでCによるエプシロン相安定化を見出した。(6)MnAlZnで効率的タウ相磁場中合成法を開発した。(7)MnCuAlで結晶サイズの磁場抑制効果を見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で、機能性磁性材料5種類の磁場効果を解明し、3件の磁場効果の起源を突き止めた。世界最高磁場中強磁性物質合成に成功した。磁場中平衡状態図の計算法の開発が進み、効率的に磁場中材料開発が可能になった。助成期間に9編の査読付き論文発表、3度の国際会議招待講演成果公表、4件の関連特許出願、2017年1月には南日本新聞誌上で研究成果が報道発表されるなど、本研究の学術的意義と社会的意義は高いことを示した。

報告書

(5件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (51件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 8件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (37件) (うち国際学会 16件、 招待講演 3件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] 磁場印加による強磁性τ-Mn-Alへの相変態の促進2019

    • 著者名/発表者名
      小林 領太, 三井 好古, 梅津 理恵, 高橋 弘紀, 水口 将輝, 小山 佳一
    • 雑誌名

      日本金属学会誌

      巻: 83 号: 6 ページ: 181-185

    • DOI

      10.2320/jinstmet.J2018057

    • NAID

      130007653135

    • ISSN
      0021-4876, 1880-6880, 2433-7501
    • 年月日
      2019-06-01
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Different Magnetic Field Effects on the β-τ Phase Transformation Between (Mn, Zn)-Al and Mn-Al-C2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Mitsui, R. Kobayashi, Y. Takanaga, A. Takaki, R.Y Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Magn.

      巻: 55 号: 2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2860559

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] -field annealing and quenching for ferromagnetic MnBi under 19 T2019

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, Y. Mitsui, K. Takahashi, S. Uda, K. Koyama
    • 雑誌名

      IEEE Trans. on Magn.

      巻: 55 号: 2 ページ: 1-4

    • DOI

      10.1109/tmag.2018.2872105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reactive sintering process of ferromagnetic MnBi under high magnetic fields2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mitsui, R.Y Umetsu, K. Takahashi, K. Koyama
    • 雑誌名

      J. Magn. Magn. Mater.

      巻: 453 ページ: 231-235

    • DOI

      10.1016/j.jmmm.2018.01.026

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetic-Field-Induced Acceleration of Phase Formation in τ-Mn-Al2017

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Ryota、Mitsui Yoshifuru、Umetsu Rie Y.、Takahashi Kohki、Mizuguchi Masaki、Koyama Keiichi
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 58 ページ: 1511-1518

    • NAID

      130006179819

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 15T級強磁場中小型急冷炉の開発2017

    • 著者名/発表者名
      小山 佳一、山下 美咲、小林 領太、三井 好古、高橋 弘紀、宇田 聡
    • 雑誌名

      鹿児島大学理学部紀要

      巻: 50 ページ: 1-5

    • NAID

      120006425826

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 強磁場中固相焼結で合成したMnBiの特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      小山 佳一、平 敦志、三井 好古、高橋 弘紀
    • 雑誌名

      鹿児島大学理学部紀要

      巻: 50 ページ: 6-11

    • NAID

      120006425827

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Annealing temperature and magnetic field effects for ε-τ transformation in Mn-Al alloys2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, Y. Mitsui, R.Y. Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 雑誌名

      IEEE Magn. Lett.

      巻: 8 ページ: 1400704-1400704

    • DOI

      10.1109/lmag.2016.2617859

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of a compact quenching furnace used under high magnetic fields2017

    • 著者名/発表者名
      M. Yamashita, K. Abematsu, K. Takahashi, Y. Mitsui, K. Koyama
    • 雑誌名

      IEEE Magn. Lett.

      巻: 8 ページ: 6501504-6501504

    • DOI

      10.1109/lmag.2016.2621733

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Enhancement of the Phase Formation Rate during In-Field Solid-Phase Reactive Sintering of Mn-Bi2017

    • 著者名/発表者名
      D. Miyazaki, Y. Mitsui, R. Y. Umetsu, K. Takahashi, S. Uda, K. Koyama
    • 雑誌名

      MATERIALS TRANSACTIONS

      巻: 58 号: 5 ページ: 720-723

    • DOI

      10.2320/matertrans.MBW201609

    • NAID

      130005611923

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Cu-Mn-Al 合金の磁場中熱処理2019

    • 著者名/発表者名
      中川 駿、小林領太、三井好古、小山佳一、梅津理恵、高橋弘紀
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部令和元年度合同学術講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 強磁性 Mn-Al の相平衡に対する磁場効果2019

    • 著者名/発表者名
      小林領太、三井好古、及川勝成、小野寺礼尚、梅津理恵、高橋弘紀、小山佳一
    • 学会等名
      日本金属学会九州支部令和元年度合同学術講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Mn-Al 合金のε-相に対する C 添加効果2019

    • 著者名/発表者名
      小山 佳一、高永 悠大、小林 領太、三井 好古
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] (Mn,Zn)-Alに対する磁場中熱処理効果2019

    • 著者名/発表者名
      小林 領太、三井 好古、梅津 理恵、高橋 弘紀、水口 将輝、小山 佳一
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場中示差熱分析によるM n - A l 基合金のε-τ変態の速度論的2019

    • 著者名/発表者名
      三井 好古、麓 秀斗、小林 領太、高橋 弘紀、小山 佳一
    • 学会等名
      日本金属学会2019年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] The effects of substituted elements on the spin reorientation in Mn2-xFexSb1-ySny2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Noguchi, Yoshifuru Mitsui, Masahiko Hiroi, Rie Umetsu, Jun Gouchi, Yoshiya Uwatoko and Keiichi Koyama
    • 学会等名
      Joint 5th Int’l Symposium on Frontiers in Materials Science and 3rd Int’l Symposium on Nano-materials, Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic effect on phase growth of Mn/Ga diffusion couple2019

    • 著者名/発表者名
      Yumi Watanabe, Ryota Kobayashi, Yoshifuru Mitsui, and Keiichi Koyama
    • 学会等名
      Joint 5th Int’l Symposium on Frontiers in Materials Science and 3rd Int’l Symposium on Nano-materials, Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic properties of Cu-Mn-Al system annealed under high magnetic fields2019

    • 著者名/発表者名
      Shun Nakagawa, Y. Mitsui, Ryota Kobayashi, Rie Y. Umetsu, Kohki Takahashi, and Keiichi Koyama
    • 学会等名
      Joint 5th Int’l Symposium on Frontiers in Materials Science and 3rd Int’l Symposium on Nano-materials, Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field effect on phase stability of L10-MnAl2019

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Yoshifuru Mitsui, Katsunari Oikawa, Reisho Onodera, Rie Umetsu, Kohki Takahashi and Keiichi Koyama
    • 学会等名
      Joint 5th Int’l Symposium on Frontiers in Materials Science and 3rd Int’l Symposium on Nano-materials, Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic field effects on nitridation of Sm2Fe172019

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Koyama
    • 学会等名
      Joint 5th Int’l Symposium on Frontiers in Materials Science and 3rd Int’l Symposium on Nano-materials, Technology and Applications
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] hcp-MnAlの相安定性に対するC添加効果2019

    • 著者名/発表者名
      三井好古、高永悠大、小林領太、小山佳一
    • 学会等名
      2019年第66回応用物理学会春期学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] τ相の相安定に対する磁場効果2019

    • 著者名/発表者名
      小林領太、三井好古、及川勝成、小野寺礼尚、高橋弘紀、小山佳一
    • 学会等名
      2019年第66回応用物理学会春期学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場下におけるMn-Al平衡相の生成抑制2018

    • 著者名/発表者名
      小林領太、高木観雄、三井好古、梅津理恵、水口将輝、小山佳一
    • 学会等名
      平成30年度日本金属学会九州支部合同学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Microstructures of MnBi obtained by quenching in magnetic fields up to19 T2018

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, M. Yamashita, D. Miyazaki, Y. Mitsui, K. Takahashi, S. Uda and K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] n-field Annealing Effects on L10-(Mn,Zn)-Al and Mn-Al-C2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Mitsui, R. Kobayashi, A. Takaki, Y. Takanaga, R.Y. Umetsu, M. Mizuguchi, K. Takahashi and K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magnetism
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場中熱処理した(Mn,Zn)-Alの磁気特性2018

    • 著者名/発表者名
      三井好古、小林領太、高木観雄、梅津理恵、高橋弘紀、水口将輝、小山佳一
    • 学会等名
      2018年第79回応用物理学会秋季学術講演会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic field effect on the phase transformation and phase stability of L10-MnAl2018

    • 著者名/発表者名
      Ryota Kobayashi, Shuto Fumoto, Yoshifuru Mitsui, Rie Umetsu, Kohki Takahashi, Katsunari Oikawa, Keiichi Koyama
    • 学会等名
      The 3rd Asian Applied Physics Conference
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 磁場中熱処理によるτ-MnAlの安定化2017

    • 著者名/発表者名
      小林領太, 三井好古, 梅津理恵, 高橋弘紀, 水口将輝, 高梨弘毅, 小山佳一
    • 学会等名
      日本金属学会
    • 発表場所
      首都大学東京、東京都、八王子市
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] In-field annealing effects on as-melted Mn-Al2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, Y. Mitsui, R.Y. Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜、神奈川県、横浜市
    • 年月日
      2017-03-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 強磁場下における Mn-Al 平衡相の生成抑制2017

    • 著者名/発表者名
      小林領太、三井好古、小山佳一、梅津理恵、高橋弘紀、水口将輝
    • 学会等名
      平成29年度日本金属学会九州支部合同学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反応焼結による Mn-Al-C の合成2017

    • 著者名/発表者名
      高木観雄、小林領太、三井好古、高橋弘紀、水口将輝、小山佳一
    • 学会等名
      平成29年度日本金属学会九州支部合同学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Quenching furnace used in high magnetic fields up to 19 T2017

    • 著者名/発表者名
      Y. MITSUI, R. KOBAYASHI, M. YAMASHITA, K. TAKAHASHI, K. KOYAMA, S. UDA
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science, 2017 Reims
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Differential Thermal Analysis in Mn-Al Alloys under High Magnetic Fields2017

    • 著者名/発表者名
      S. Fumoto, R. Kobayashi, Y. Mitsui, M. Ito, K.Takahashi, K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science, 2017 Reims
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Phase Transformation of as-cast Mn-Al in High Magnetic Field2017

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, Y. Mitsui, R. Y. Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science, 2017 Reims
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-field annealing effects on (Mn,Zn)-Al2017

    • 著者名/発表者名
      A. Takaki, R. Kobayashi, Y. Mitsui, R. Y. Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science, 2017 Reims
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] In-field annealing effects on MnxAl100-xC22017

    • 著者名/発表者名
      Y. Takanaga, Y. Mitsui, M. Hiroi, R. Kobayashi, K. Takahashi, K. Koyama
    • 学会等名
      International Conference on Magneto-Science, 2017 Reims
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 磁場による強磁性物質の機能性と平衡状態図の制御に関する研究2017

    • 著者名/発表者名
      小山佳一
    • 学会等名
      日本磁気科学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 反応初期におけるMnBiの磁場効果2017

    • 著者名/発表者名
      三井好古、宮﨑泰樹、小山佳一、梅津理恵、高橋弘紀、宇田聡
    • 学会等名
      日本磁気科学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Mn-Biに対する磁場中急冷2017

    • 著者名/発表者名
      小林領太、山下美咲、三井好古、高橋弘紀、宇田聡、小山佳一
    • 学会等名
      日本磁気科学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Field-Induced Synthesis of Mn-Based Ferromagnetic Alloys2017

    • 著者名/発表者名
      K. Koyama, R. Kobayashi, Y. Mitsui
    • 学会等名
      Frontiers in Materials Science, 2017 Greifswald
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] MnBi形態の磁場効果2016

    • 著者名/発表者名
      高木観雄, 三井好古, 宮﨑泰樹, 梅津理恵, 高橋弘紀, 小山佳一
    • 学会等名
      日本磁気科学会
    • 発表場所
      物質材料研究機構、茨城県、つくば市
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Magnetic Field-Induced Synthesis of Ferromagnetic Phase2016

    • 著者名/発表者名
      K. Koyama, Y. Mitsui
    • 学会等名
      the 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy (ICCGE-18)
    • 発表場所
      名古屋国際会議場、愛知県、名古屋市
    • 年月日
      2016-08-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetic Fields Effect on Phase Formation of MnBi Synthesized by Reactive Sintering2016

    • 著者名/発表者名
      D. Miyazaki, Y. Mitsui, K. Takahashi, S. Uda, K. Koyama
    • 学会等名
      The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2016)
    • 発表場所
      台南市、台湾
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Field-Induced L10-Ferromagnetic MnAl2016

    • 著者名/発表者名
      R. Kobayashi, Y. Mitsui, R. Y. Umetsu, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
    • 学会等名
      The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2016)
    • 発表場所
      台南市、台湾
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of Mn-Bi alloy using a quenching furnace under high magnetic fields2016

    • 著者名/発表者名
      M. Yamashita, K. Abematsu, K. Takahashi, Y. Mitsui, K. Koyama
    • 学会等名
      The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2016)
    • 発表場所
      台南市、台湾
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Magnetic Field Effects on the Morphology of Bi-Mn System2016

    • 著者名/発表者名
      A.Takaki, Y.Mitsui, D. Miyazaki, R.Y. Umetsu, K. Takahashi, K. Koyama
    • 学会等名
      The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies (IcAUMS 2016)
    • 発表場所
      台南市、台湾
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mn-Al-Cの相変化2016

    • 著者名/発表者名
      高永悠大, 小林領太, 三井好古, 廣井政彦, 高橋弘紀, 小山佳一
    • 学会等名
      日本物理学会九州支部例会
    • 発表場所
      福岡大学、福岡県、福岡市
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [備考] 鹿児島大学大学院理工学研究科物理宇宙専攻 磁気物理学(小山・三井研究室)

    • URL

      https://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/koyama

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書 2018 実績報告書
  • [備考] 鹿児島大学大学院理工学研究科物理・宇宙専攻 磁気物理学研究室ホームページ

    • URL

      http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/koyama/

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 鹿児島大学大学院理工学研究科物理・宇宙専攻 磁気物理学(小山・三井研究室)

    • URL

      http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~koyama

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] Cu-Mn-Al系磁石の製造方法2019

    • 発明者名
      三井好古、小山佳一、中川駿
    • 権利者名
      三井好古、小山佳一、中川駿
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2021-02-19  

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