機械的・化学的粉砕による非平衡遷移金属微粒子の作製

1994 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06452323
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 隅山 謙治 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (70101243)
• 研究分担者: 今野 豊彦 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90260447) ; 櫻井 雅樹 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (80235225) ; 柴田 薫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (60183836) ; 神山 智明 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (90005926) ; 鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861)
• キーワード: メカニカル・アロイング / リーチング / 金属微粒子 / 非平衡相 / 遷移金属合金 / 希土類金属合金

研究概要

本研究では、(1)メカニカルミリング(機械的な粉砕とこねあわせ)により作製した非平衡前駆体に溶液化学反応を施す方法ならびに、(2)無機・有機化学溶液に機械的エネルギーを与えて、分子の粉砕、反応を促進させる方法などの複合プロセスにより、メカニカルミリングあるいは溶液化学反応単独では達成できないナノスケールの非平衡金属微粒子あるいは化合物微粒子を作製することを計画している。
(1)の方法に関しては、RuおよびMn微粒子の作製を試みた。高エネルギーボールミルによりbcc Ru-Al、低エネルギーロッドミルによりαMn-Al合金粉末を作製した後、KOH水溶液でリーチング(浸出)し、95-98%のAlを除去した試料を作製した。X線回折の測定結果によれば、浸出処理後もRu微粒子はbcc、Mn微粒子はαMn構造を維持していること、電子顕微鏡の観察結果によれば、浸出処理後の微粒子は多数の空隙を有するナノサイズの結晶粒で構成されること、振動試料型およびSQUID磁力計を用いた磁気測定によれば、bcc Ru微粒子は常磁性、αMn微粒子は強磁性を示すこと等が明らかになった。
(2)の方法に関しては、超音波粉砕装置を用い、カルボニル鉄溶液を分解してFe微粒子を作製することを試みている。X線回折、磁気測定によれば、作製した微粒子中のbcc Feの存在比は未だ10%以下である。現在、ホーンの形状、振動数、溶液濃度などのパラメーターを変化させて実験を行い、最適な作製条件を見いだす実験を行っている。
今後、これらの微粒子作製用複合プロセスを確立するとともに、組織、構造、物性、電子状態を総合的に研究して、粉末磁性材料、触媒材料への応用の可能性を検討する。

研究成果

• [文献書誌] Kyu-Jin Kim: "Structure and Magnetic Properties of Fe_4N-Fe Alloys Produced by Mechanical Milling" J.Alloys and Compounds. 203. 169-176 (1994)
• [文献書誌] Kyu-Jin Kim: "Formation of Nanocrystalline and Amorphous Phases in Cu_<80>P_<20>,Ni_<82>P_<18> and Cu_<87>Ni_<13> Mechanically Alloyed Systems" J.Non-Cryst.Solids. 168. 232-240 (1994)
• [文献書誌] Salah A.Makhlouf: "Metastable bcc and Amorphous Ni Produced by Mechanical Alloying and Chemical Leaching" Mater.Sci.Eng.A181/A182. 1184-1189 (1994)
• [文献書誌] Kyu-Jin Kim: "Martensitic Transfomation of Mechanically Ground γ'-Fe_4N" Mater,Sci.Eng.A181/A182. 1272-1276 (1994)
• [文献書誌] Kenji Sumiyama: "Non-EquilibriumPhase Formation and Valence Fluctuation in Immiscible Ce-Yb Alloys Produced by Mechanical Milling and Sputtering" Mater.Sci.Eng.
• [文献書誌] Yingfan Xu: "Nanocrystalline B2 Type Ru_<40>Al_<60> and Ru Powders Produced by Mechanical Alloying and Leaching" NanoStructured Materials. 4. 437-444 (1994)
• [文献書誌] Yuumi Kojima: "Comparison of Mechanical Complexation and Thermal Behaviour of Metal,Oxide and Hydrogel Mixtures of the Al-Ti-O System" Int.J.Mechanochemistry and Mechanical Alloying. 1. 32-42 (1994)
• [文献書誌] Kyu-Jin Kim: "Structure and Magnetic Properties of Mechanically Ground ε Fe_<2.3>N" Jpn.J.Appl.Phys.33. 6539-6541 (1994)
• [文献書誌] Tomoaki Kamiyama: "Formation of-β-SiC Nano-Clusters in Si-Ti-C-O fiber" 粉体および粉末治金. 41. 795-798 (1994)
• [文献書誌] Toshio Nasu: "Structural Changes in B2 CoZr Compound During Amorphization Process by Mechanical Milling" Mater.Sci.Eng.A181/A182. 1330-1334 (1994)
• [文献書誌] M.Sherif El-Eskandarany: "Synthesis of Amorphous Al-Based Alloy Powders by Mechanical Alloying and Mechanical Disordering" Sci.Rep.RITU. A39. 103-119 (1994)