| 研究課題/領域番号 |
21K18833
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 鹿児島大学 |
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研究代表者 |
小山 佳一 鹿児島大学, 理工学域理学系, 教授 (70302205)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 強磁場 / 合金 / 元素分離 / 平衡状態図 / 磁気分離 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
強磁性相を含む平衡状態図は強磁場によって制御可能である。つまり、強磁場によって磁気エネルギーの利得を最大化する方向に、原料から強磁性体が優先的に合成されて熱的に安定化し、熱分解が抑制される。本研究では、複数元素が混在する合金溶液中で強磁場を印加し、強磁性化合物を選択的に合成、他元素を排除することにより、新しい磁気分離に挑戦する。試料は、遷移金属の磁性と化合物の磁性の違いから、生成物合成に対する磁場効果を考慮して、Mn(常磁性)、Fe(強磁性)、Cu(反磁性)と低融点の金属群を選定した。代表者研究室の超電導磁石を主に使用して研究を進める。得られた試料は、学内外の共用分析機器等を利用して評価する。
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| 研究実績の概要 |
本研究では(1)Mn-Bi-Sn系試料と(2)Mn-Bi-Sb系試料を中心に磁場中合成と分離に関する研究に着手した。試料合成については、(1)Mn-Bi-Sn系試料は粉体元素原料をペレット状に圧粉成形し、573Kのゼロ磁場中で3時間、6時間、12時間、24時間、48時間の 熱処理が行われた。さらに、同様のペレット状圧粉成形試料にも573Kの5T磁場中で24時間の磁場中熱処理が行われた。(2)Mn-Bi-Sb系試料はアーク溶解法によりボタン状試料を準備し、575Kで24時間のゼロ磁場及び5T磁場中熱処理により合成された。試料の評価はX線回折測定及び電子線プローブマイクロアナライザーを用いて行った。その結果以下のことが明らかとなった。
(1) Mn-Bi-Sn系：磁場の有無にかかわらず、BiはMnと化合物を作らず、Mn-Sn化合物 (反強磁性Mn3Sn, 強磁性Mn3Sn2, 反磁性MnSn2化合物)が生成した。0 T熱処理では、Mn3Sn2化合物の相分率が単調増加するが、5 T熱処理では相分率は停滞する。しかし、磁場強度を15 Tまで増大させると再び単調増加となり、磁場強度によって生成速度を制御可能であることがわかった。(2) Mn-Bi-Sb系：Mn-Bi-Sn系と同様にBiはMnと化合物を生成しなかった。573 Kでは、磁場の有無にかかわらずフェリ磁性Mn2Sb相が生成する。523 Kではゼロ磁場では反応がほぼおきないが磁場を印加することで、強磁性MnSb相の生成が促進されることがわかった。
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