１．省レアアースSmFe系新規磁石化合物の開発とその磁気物性

(国研)物質・材料研究機構　高橋 有紀子 氏

【本講座で学べること】
・磁石開発の歴史
・高性能磁石開発に必要な材料的要素
・Sm-Fe系磁石の結晶構造
・Sm-Fe系磁石の磁気特性
・微細組織と磁気特性の相関

【講座概要】
私たちの生活を支える永久磁石の基礎と開発の指針についてご紹介します。ネオジム磁石を超える可能性のある磁石としてSmFe系の磁石が挙げられます。本講座では、SmFe系磁石の結晶構造と磁気特性について紹介した後、微細組織制御による磁気特性制御についてご紹介します。

１．高性能磁石の開発指針
　1.1 磁石開発の歴史
　1.2 高性能磁石を得るための材料開発指針

２．1-12系磁石材料の磁気物性と微細組織エンジニアリング
　2.1 1-12系磁石の開発の歴史
　2.2 1-12系磁石の結晶構造
　2.3 1-12系磁石薄膜の合成と磁気物性値
　2.4 1-12系磁石薄膜の保磁力
　2.5 1-12系バルク磁石の開発

３．1-7系磁石の磁気物性値
　3.1 1-7系磁石の開発の歴史
　3.2 1-7系磁石薄膜の合成を磁気物性値

４．今後の展望
　4.1 省希土類磁石の開発
　4.2 希土類フリー磁石の開発

【本講座で学べること】
・ポストネオジム磁石のひとつであるSm₂Fe₁₇N₃磁石の特徴と歴史
・Sm₂Fe₁₇N₃磁石が最近改めて注目される理由
・Sm₂Fe₁₇N₃磁石の成形手法の複数の事例
・Sm₂Fe₁₇N₃磁石の緻密化の様々な考え方と、それに対応した各種プロセスの特徴
・最近の成果：Sm₂Fe₁₇N₃の液相焼結による緻密化事例

【講座概要】
Sm₂Fe₁₇N₃は特に高温においてネオジム磁石よりも優れた基本特性を示す事が知られているが、焼結磁石を得ることが非常に難しいことでも知られている。本講座では、まずSm₂Fe₁₇N₃の開発の歴史を振り返りながら、どのような技術障壁がSm₂Fe₁₇N₃の実用化を阻んできたのかについて解説する。そして、その技術障壁を克服するために、産総研で進めてきた様々な研究開発の事例を最新の知見も含めて紹介する。

１．研究背景 (地球温暖化、電動化、キーマテリアルとしての永久磁石)

２．Sm₂Fe₁₇N₃磁石の強みと克服すべき課題

３．Sm₂Fe₁₇N₃磁石の歴史 (1990〜2015)
　3.1 Sm₂Fe₁₇N₃の誕生とSm-Fe-Nの商用利用
　3.2 Sm₂Fe₁₇N₃の焼結の難しさ・通電加圧焼結の利用とその課題

４．Sm-Fe-N磁石と低酸素粉末冶金プロセス (2015〜)
　4.1 Sm₂Fe₁₇N₃の酸化と加熱処理による保磁力低下
　4.2 低酸素粉末冶金プロセスの効果
　4.3 保磁力を低下させずに焼結できたとしても −新たな課題−

５．冷間塑性加工を使ったSm2Fe17N3磁石の緻密化 −発想の転換−
　5.1 高圧ねじり加工によるSm₂Fe₁₇N₃磁石の成形
　5.2 圧延加工によるSm₂Fe₁₇N₃

６．Sm₂Fe₁₇N₃の液相焼結への挑戦と最近の成果

７．まとめ

【質疑応答】

【本講座で学べること】
・窒化鉄の基礎磁気物性と磁石特性としてのポテンシャル
・窒化鉄と軽希土類系永久磁石材料との複合型磁石の特性
・窒化鉄−永久磁石複合型ボンド磁石を用いたモータ試作と諸特性
・窒化鉄の磁石材料への応用展開の際に解決するべき技術的課題

【講座概要】
鉄と窒素のみで構成される強磁性窒化鉄材料について、粉末の磁気物性・磁気特性を中心に、それらの作り方や、窒化鉄と既存の永久磁石材料とを複合化した際の磁石特性、ならびに、複合化磁石を用いてモータ試作・モータ特性解析結果について概説し、今後の展望を述べる。

１．強磁性窒化鉄材料とは
　1.1 結晶構造
　1.2 飽和磁化・磁気異方性
　1.3 磁石材料としてのポテンシャル

２．窒化鉄粉末の合成と結晶配向制御技術
　2.1 間接合成法を用いた粉末合成
　2.2 外場を用いた結晶配向と磁気特性
　2.3 バルク成型技術

３．軽希土類永久磁石材料との複合効果
　3.1 主導原理
　3.2 窒化鉄粉末と既存磁石材料との複合ボンド磁石技術
　3.3 複合ボンド磁石の磁気特性

４．窒化鉄−軽希土類複合ボンド磁石を用いたモータ試作と動作解析
　4.1 複合型ボンド磁石の磁気特性
　4.2 SPMモータの試作とトルク・効率特性
　4.3 複合ボンド磁石特性とモータ特性の今後の展望

【質疑応答】