軽元素を利用した新しい物質合成法の確立と希土類フリー磁石材料への展開

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H05612
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 大区分C
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 佐久間 昭正 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30361124)
• 研究分担者: 土井 正晶 東北学院大学, 工学部, 教授 (10237167) ; 吉村 哲 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (40419429) ; 齊藤 伸 東北大学, 工学研究科, 教授 (50344700) ; 福島 潤 東北大学, 工学研究科, 助教 (80634063) ; 小田 洋平 福島工業高等専門学校, 一般教科, 准教授 (80751875) ; 三浦 大介 秋田工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (90708455) ; 飛世 正博 東北大学, 工学研究科, 学術研究員 (30766762) ; 栂 裕太 東京大学, 物性研究所, 特任研究員 (70641231) ; 村上 泰斗 東北大学, 工学研究科, 助教 (60846509)
• 研究期間 (年度): 2019-06-26 – 2024-03-31
• キーワード: 永久磁石 / 磁気異方性 / 第一原理計算 / 有限温度磁性 / 窒化鉄

研究成果の概要

α″-Fe16N2系とL10型FeNi合金系に注目し、軽元素添加による特性向上の可能性を探ってきた。第一原理計算からα″-(Fe0.7Co0.3)16(N,C)2合金とFe2Ni2Cがいずれも約３MJ/m3の磁気異方性エネルギー (MAE)を有することが明らかとなり、実験的にその合成に取り組んできた。Fe2Ni2Cのみならずα″-Fe16N2は 合成が極めて難しい物質であるが、完全合成に向けた指針を得るなど基礎データを蓄積することができた。また、理論研究として、遍歴電子系の有限温度における磁気特性の評価方法を構築することができ、磁性体のMAEの温度依存性の予測が可能となった。

自由記述の分野

磁性理論

研究成果の学術的意義や社会的意義

2024年に発足する経済安全保障重要技術育成プログラム「重希土フリー磁石の高耐熱・高磁力化技術」ではL10-FeNiが取り上げられた。米国は同様のプロジェクトを展開しα″-Fe16N2を選択している。我々はFe2Ni2Cが高い一軸異方性定数を有することを初めて理論予測した。またFe2Ni2Cとα″-Fe16N2はその合成が極めて難しい物質であるが、そのキーポイントを把握し完全合成に向けた基礎固めを行った。