Challenge to elemental magnetic separation method based on equilibrium phase diagram in strong magnetic field

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エネルギーの利得を最大化する方向に、原料から強磁性体が優先的に合成されて熱的に安定化し、熱分解が抑制される。本研究は、複数元素が混在する試料に強磁場を印加し、強磁性化合物を選択的に合成、他元素を排除することにより、新しい磁気分離に挑戦するものである。2021年度に(1)Mn-Bi-Sn系試料で、Mn3Sn, Mn3Sn2、MnSn2化合物の優先的合成が確認されたことに注目、今年度は、この試料について、東北大学金属材料研究所附属強磁場センターで15Tまでの強磁場熱処理実験に集中した。Mn-Bi-Sn系試料は粉体元素原料をペレット状に圧粉成形し、573Kのゼロ磁場中で1から48時間の熱処理が行われた。最大15Tまでの磁場中熱処理が行われた。試料の評価はX線回折測定及び電子線プローブマイクロアナライザーを用いて行った。その結果、磁場10Tまでは、反強磁性MnSn2の合成が優勢であったが、磁場15Tでは強磁性Mn3Sn2の合成が増強されることが明らかになった。BiはMnとの合成に全く寄与しないことが明らかになった。この成果の一部は、2022年9月の金属学会で発表され、優秀ポスター賞を受賞した。また、2022年11月にハイブリッド形式で開かれた国際会議(International Symposium on Frontiers in Materials Science)で発表され、2023年4月以降に論文で公表される。