電子数および原子間距離制御によるバルク強磁性材料の探索

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12650655
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 古谷野 有 筑波大学, 物質工学系, 講師 (00215419)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 大塚 秀幸 独立行政法人, 物質・材料研究機構・材料研究所, 主任研究員 ; 吉崎 亮造 筑波大学, 物質工学系, 教授 (70011137) ; 池田 博 筑波大学, 物質工学系, 講師 (50272167)
• Keywords: 強磁場 / 窒化鉄 / α'相 / マルテンサイト変態 / 磁気特性 / 熱処理

Research Abstract

スレーター・ポーリング曲線は電子数の変化で遷移金属合金の磁化を説明するものであるが、電子数のみならず原子間距離も磁性に影響する重要なパラメータである。磁化の大きい鉄基bcc合金の場合、原子間隔を大きくすると磁化が大きくなるので格子定数を拡大する方向の研究は新しい磁性材料を探索するために重要である。本研究課題はスレーター・ポーリング曲線の頂点近傍にあるbcc合金に窒素を添加したbccあるいはbct構造の物質を合成し、電子数、原子体積と磁化の関係を調べ新しいバルク磁性材料を探索することを目標としている。
本年度は昨年度に引き続き鉄に窒素をドープしたbct窒化鉄の単相化を進めた。アンモニア窒化法でγ-FeN(窒素オーステナイト)を作製後急冷してbct構造で強磁性のα'相(窒素マルテンサイト)を得る際に問題となる残留オーステナイトを減少させるのに強磁場が有効であることを我々は見いだしている。今年度は鉄を窒化する前に水素気中で熱処理してオーステナイト結晶粒を大きくしてみたところ全体的に磁化が大きくなり、35T印加で222emu/gを示すものも見つかった。35T試料を粉砕・120℃熱処理して窒素を規則化した試料を(財)高輝度光科学研究センターのSPring-8放射光のBL02B2粉末回折装置で測定しリートベルト解析を行なった。同一試料に^<57>Feメスバウワー分光を行なった。両方ともFe_<16>N_2の生成を示したが体積分率は大幅に異なった。これは長距離秩序を見るX線回折と短範囲秩序だけを見るメスバウワーの違いに起因すると考えられる。熱処理条件について引き続き検討が必要である。
昨年度導入した高周波加熱装置を炉に作り上げ、合金作製が可能になった。

Research Products

• [Publications] H. Ikeda et al.: "Improvement of the Boil-off Rate on Cryostat Using Pulse Tube Refrigerator"Proc. the 6th Japan-Sino Joint Seminer on Cryocooler and its Application (Lanzhou, China 2000). 226-229 (2000)
• [Publications] T. Koyano et al.: "Effect of Magnetic Field on γ→α' Martensitic Transformation and Magnetization of α' and α" Iron-nitrides"Mater. Trans., JIM. 41. 923-927 (2000)
• [Publications] H. Goto et al.: "Syntheses of Polyaniline Derivatives with Stable Radical Groups and their Magnetic Properties"Synthetic Metals. 102. 1295 (2000)
• [Publications] T.Koyano et al.: "Martensitic Transformation of the γ Iron-nitride Induced by External Magnetic Field"Proc. of the Int. Conf. Solid-Solid Phase Transformations '99. 365-368 (1999)