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

基于强磁场平衡相图的元素磁选方法的挑战

基本信息

批准号：
21K18833
负责人：
小山佳一
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Kagoshima University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K18833/
关键词：
強磁場合金元素分離平衡状態図磁気分離

项目摘要

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。

In the direction of maximizing the profit of ferromagnetism, the raw material is preferentially synthesized, the thermal stability is suppressed, and the thermal decomposition is suppressed. In this study, the combination of multiple elements in the sample under strong magnetic field, the synthesis of ferromagnetic compounds, the elimination of other elements, and the separation of new magnetic compounds were studied. In 2021,(1)Mn-Bi-Sn system sample, Mn3Sn, Mn3Sn2, MnSn2 compounds were confirmed to be preferentially synthesized, and this year, the sample was tested, and the high magnetic field heat treatment at 15T attached to the Institute of Metal Materials, Tohoku University was concentrated. Mn-Bi-Sn series samples were prepared by heat treatment in a magnetic field at 573K for 1 to 48 hours from powder elemental raw materials. Heat treatment in magnetic field up to 15T is required. The sample was evaluated by X-ray reflection measurement and electron microscopy. As a result, the synthesis of antiferromagnetic MnSn2 is dominant in a magnetic field of 10T, and the synthesis of ferromagnetic Mn3Sn2 is strong in a magnetic field of 15T. Bi Mn is synthesized completely and completely. Part of this achievement was awarded by the Metals Society in September 2022. The International Symposium on Frontiers in Materials Science was held in November 2022 and the papers were published in April 2023.