Mn基強磁性体の強磁場中過冷却凝固過程の解明と磁石材料開発

• 研究課題/領域番号: 25630268
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 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)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
• キーワード: 金属物性 / 構造機能性材料 / 磁性 / 構造・機能性材料 / 複合材料・物性 / 物性実験

研究成果の概要

磁場中熱分析溶解同時観測装置を開発し、100 mm室温空間ボアを持つ無冷媒型超伝導マグネット（最大磁場10 T、東北大金研強磁場センター設置全国共同利用装置）に組み込み実験を行った。Mn-Bi合金について実験した結果、最大磁場10T、温度：290-770 Kの範囲で、MnBi→Mn1.05Bi+液相、Mn1.08Bi→Mn+液相への分解を熱分析と試料形態の変化で捉えることに、世界で初めて成功した。強磁場によって、液相+Mnの過冷却状態が異なることも見出した。得られた実験結果に基づいた強磁場中熱処理で、MnBiバルク磁石を合成した。

研究成果

• [雑誌論文] In-situ observation and differential thermal analysis of MnBi in high magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: Daiki Miyazaki, Yoshifuru Mitsui, Ken-ichi Abematsu,Kohki Takahashi, Kazuo Watanabe, Satoshi Uda, Keiichi Koyama
  • 雑誌名: Physics Procedia 巻: 75 ページ: 1324-1331
  • DOI: 10.1016/j.phpro.2015.12.148
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Magnetic field effect on the liquid boundary of Bi-Mn binary system (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Mitsui, K. Koyama, K. Oikawa, K. Watanabe
  • 雑誌名: AIP Conference Proceedings 巻: 1618 ページ: 269-272
  • DOI: 10.1063/1.4897725
• [雑誌論文] Magnetic properties of Mn2Sb1-xZx (Z = Ge, Sn) (2013)
  • 著者名/発表者名: Keiichi KOYAMA, Daisuke SHIMADA, Hiroki ORIHASHI, Daisuke MITSUNAGA, Masahiko HIROI, Kazuyuki MATSUBAYASHI, Yoshiya UWATOKO, Reisho ONODERA, Shojiro KIMURA, Kohki TAKAHASHI
  • 雑誌名: Reports of the Faculty of Science,Kagoshima University 巻: 46 ページ: 37-42
• [学会発表] Magnetic Field-Induced Synthesis of Ferromagnetic Phase (2016)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Koyama, Yoshifuru Mitsui
  • 学会等名: 18th International Conference on Crystal Growth and Epitaxy
  • 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
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Magnetic Fields Effect on Phase Formation of Ferromagnetic MnBi Synthesized by Reactive Sintering (2016)
  • 著者名/発表者名: Daiki Miyazaki, Yoshifuru Mitsui, Kohki Takahashi,Keiichi Koyama
  • 学会等名: The 4th International Conference of Asian Union of Magnetics Societies
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic Field-Induced L10-Ferromagnetic MnAl (2016)
  • 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
  • 発表場所: Tainan, Taiwan
  • 年月日: 2016-08-01
  • 国際学会
• [学会発表] Selective Crystallization in Mn-based Alloys by In-field heat treatment (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshifuru Mitsui, Ryota Kobayashi, Ken-ichi Abematsu, Rie Y. Umetsu, Kohki Takahashi, Masaki Mizuguchi, Keiichi Koyama
  • 学会等名: 7th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
  • 発表場所: Providence, USA
  • 年月日: 2016-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] In-Magnetic-Field Synthesis for Ferromagnetic Mn-Al Alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Kobayashi, Y. Mitsui, R. Y. Umetsui, K. Takahashi, M. Mizuguchi, K. Koyama
  • 学会等名: 7th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
  • 発表場所: Providence, USA
  • 年月日: 2016-06-15
  • 国際学会
• [学会発表] Mn-Al合金に対する磁場中熱処理効果 (2016)
  • 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: 東京理科大学（東京都葛飾区）
  • 年月日: 2016-03-23
• [学会発表] MnBiの強磁場中合成分解過程 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小山佳一, 宮崎泰樹, 三井好古, 高橋弘紀, 宇田聡
  • 学会等名: 日本物理学会
  • 発表場所: 東北学院大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] Bi-Mn合金を用いた合成過程の磁場中その場観察 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎泰樹, 三井好古, 宇田聡, 渡辺和雄, 小山佳一
  • 学会等名: 日本物理学会九州支部会
  • 発表場所: 九州工業大学（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2015-12-05
• [学会発表] In-situ observation for reaction sintering behavior of Bi-Mn alloy in high magnetic fields (2015)
  • 著者名/発表者名: D. Miyazaki, Y. Mitsui, K. Abematsu, K.Takahashi, S. Uda, K. Watanabe, K. Koyama
  • 学会等名: International Conference on Magnetism
  • 発表場所: Barcelona, Spain
  • 年月日: 2015-07-05
  • 国際学会
• [学会発表] Bi-Mn合金の合成過程における磁場中形態変化観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮崎泰樹, 三井好古,アベ松賢一,高橋弘紀, 宇田聡, 渡辺和雄, 小山佳一
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（福岡県北九州市）
  • 年月日: 2015-06-06
• [学会発表] 強磁場中における熱分析・その場観察装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎泰樹、三井好古、アベ松賢一、高橋弘紀、宇田聡、渡辺和雄、小山佳一
  • 学会等名: 応用物理学会
  • 発表場所: 北海道大学、北海道、札幌市
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-20
• [学会発表] Development of new in-field analytical system and synthesis of ferromagnetic materials under high magnetic fields (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama
  • 学会等名: 日本磁気学会
  • 発表場所: 慶応義塾大学日吉キャンパス、神奈川県、横浜市
  • 年月日: 2014-09-03 – 2014-09-05
  • 招待講演
• [学会発表] Development of composite system of in-situ observation and differential thermal analysis (2014)
  • 著者名/発表者名: D. Miyazaki, Y. Mitsui, K. Abematsu, K. Takahashi, K. Koyama, S. Uda, K. Watanabe
  • 学会等名: 6th International Workshop on Materials Analysis and Processing in Magnetic Fields
  • 発表場所: サザンビーチリゾートホテル沖縄、沖縄県、糸満市
  • 年月日: 2014-07-08 – 2014-07-11
• [学会発表] 熱分析・溶解真空炉装置の開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮﨑泰樹、三井好古、小山佳一、前田健作、高橋弘紀、宇田聡、渡辺和雄
  • 学会等名: 日本金属学会九州支部・日本鉄鋼協会九州支部・軽金属学会九州支部平成26年度合同学術講演会
  • 発表場所: 九州大学、福岡県、福岡市
  • 年月日: 2014-06-07
• [学会発表] Magnetic Field Effect on the Equilibrium Diagram of Bi-Mn Binary System (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Koyama, Y. Mitsuib, K. Oikawac and K. Watanabe
  • 学会等名: 10th International Conference of Computational Methods in Sciences and Engineering
  • 発表場所: アテネ市、ギリシャ
  • 年月日: 2014-04-04 – 2014-04-07
  • 招待講演
• [学会発表] 磁場による強磁性体の相転移制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小山佳一
  • 学会等名: 遍歴電子系研究会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 強磁場下における強磁性体MnBiの相変化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小山佳一
  • 学会等名: 日本学術振興会第161委員会第83回研究会
  • 発表場所: 学習院大学
  • 招待講演
• [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/K-Lab/Welcome.html
• [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
  • URL: http://www.sci.kagoshima-u.ac.jp/~koyama/