爆発衝撃圧縮と燃焼合成によるSm-Nd-Fe-B-N系強磁性複合材料の開発

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1.目的 本研究では燃焼合成(SHS)反応の急加熱・急冷の性質を利用することでSm_2Fe_<17>N_x非磁性化合物等に分解することを抑制できると考え、水中衝撃圧縮法とSHSを組み合わせた方法を用いてSm_2Fe_<17>N_x単体のバルク材を作製し、さらに下記の反応(1)で生成したSm-Fe-N系とNd-Fe-B系を母相とする緻密な磁性複合材料の作製を試み、その磁気特性の評価を目的とする。2.今期の結果 当初の計画ではSm-Fe-N系とNd-Fe-B系の化合物を単体で得ることが困難であったため、出発原料を反応活性な金属SmとNd、そしてFeに変更し、次式による合成を試みた。(2Sm+17Fe)+(2Nd+14Fe+B)→^^<N2>Sm_2Fe_<17>Nx+Nd_2Fe_<14>B -(1)反応における窒素源は空気中に求めた。結果として、(1)式左辺の前者でSm_2Fe_<l7>Nx、Sm-Fe系合金とFeが、また、後者ではNd_2Fe_<14>、NdN、Feが検出された。そこで左辺前者について、組成比をSmFe-2:6〜2:17まで変化させ、SHSによる合成を行ったところ、Sm:Fe=2:7においてFeの残留が少ない試料が得られた。また、熱間および冷間衝撃圧縮材を作製し、磁気特性を調べたところ、冷間圧縮材が他者に比べ、保磁力が向上することを確認した。これは、冷間強加工で導入された格子欠陥の存在に起因すると推察された。熱間圧縮およびSHS材についてはFe相が単独で残存していたため特性を向上させられなかった。Nd-Fe-Bに関してもNd_2Fe_<14>B相以外の残留物が磁気特性の向上を阻害しており、Sm-Fe-N系材料と同様、実用化に相当する磁気特性を得るまでには至らなかった。しかしながら、合成条件を再度検討することにより特性はさらに改善できると考えられる。