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本課題は、マンガン系の強磁性体の反応と相変化への磁場効果への起源解明とその最適化に関する研究である。これまでは、Mn粉体とBi粉体からMnBiへの反応焼結が磁場で促進することや、Mn-Alの非平衡強磁性相への相変化がキュリー温度以下での熱処理では磁場で促進することを明らかにした。
最終年度である本年度は、前年度から継続して、1)Mn-Al系の磁場中熱処理による強磁性相への相変化の評価 2)MnとBiからMnBiへの磁場中反応焼結における焼結初期及び中期の試料を作製し、EPMAによる微視的観察を行った。MnBi系においては、反応初期のMn粒周辺に生じるMnBi相の数が磁場で飛躍的に上昇したことが明らかになった。また、反応初期だけ磁場を印加し、中期はゼロ磁場中で熱処理した試料は、初期及び中期に磁場印加した試料と同等の反応率を示した。このことから磁場は反応焼結において、初期のMnとBiの粒界における拡散と強磁性MnBiへの相変化に主に有効であることを示している。
Mn-Al系においては、キュリー温度直下において最も大きな磁場効果が得られることがわかった。これは、磁場中においてゼーマンエネルギーの利得を得た非平衡強磁性相及び、平衡相の自由エネルギーの関係によって説明可能であることがわかった。
課題全体を通じ、強磁性を有する相への相変化や、反応について磁場中プロセスが有効であることと、磁場がプロセスのどの段階に有効であるかを明らかにすることができた。磁場を合成や相変化に利用した本課題での成果は、新たな磁性物質合成としての利用が期待できる。
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