日本東北大學成功生成氮化鐵粉末

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由日本東北大學研究所教授高橋研、助教小川智之以及戶田工業等組成的研究小組，成功地以g為單位生成了氮化鐵（Fe16N2）粉末。據介紹，這是全球首次以91品質％的高純度，可再現地成功生成了以克為單位的Fe16N2。作為日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）的「稀有金屬替代材料開發項目」的一部分，該研究小組一直在探討將Fe16N2用作不使用釹和鏑等稀土材料的強磁鐵候補材料。

此次生成的Fe16N2粉末粒徑為幾十～幾百nm，飽和磁化強度在50K溫度下為230emu/g、在室溫下為221emu/g，高於純鐵，這是Fe16N2粉末的特點＊。雖然與矯頑力成比例的磁晶各向異性較低，但飽和磁化強度非常大，因此可以增大決定磁鐵磁力的最大磁能面積。據高橋介紹，Fe16N2可實現比釹·鐵·硼（Nd-Fe-B）類燒結磁鐵高30％以上的最大磁能面積——100MGOe（796kJ/m3）。

＊1emu/g＝4π×10-7Wb·m/kg。原來塊狀純鐵的飽和磁化強度在50K溫度下為220emu/g，在室溫下為218emu/g。


抑制Fe16N2變成Fe4N和Fe

以氮化鐵為材料的磁鐵的實用化目標時間為2023～2025年。目前面臨的課題有：（1）確立氮化鐵粉末的量產技術；（2）減少氮化鐵粉末的界面缺陷和尺寸上的偏差；（3）通過將部分Fe和N置換成其他元素來提高矯頑力；（4）確立對nm尺寸氮化鐵粉末進行配向及固化的技術；（5）確立200℃以下的提高Fe16N2填充率的配向和固化技術（Fe16N2一旦超過200℃就會熱分解）。

此次，之所以能夠以g為單位生成Fe16N2粉末，是因為找到了在降溫工藝過程中，抑制Fe16N2變成Fe4N和Fe的工藝條件和原材料。製備方法方面，嘗試了以有機金屬絡合物為原材料的方法，以及純粹以無機條件製造鐵化合物的方法等，通過其中的幾種方法成功生成了粉末。

例如，以有機金屬絡合物為原材料的方法方面，不僅工藝條件得到優化，原材料方面還控制了結晶顆粒的形狀和尺寸等（圖2）。生成粉末所需要的時間因製備方法而異，生成約2g的粉末時長則需要1天半～2天，短則需要半天。戶田工業負責合成原材料，東北大學則負責開發採用該原材料生成高純度Fe16N2的技術。（記者：富岡 恒憲）

圖2：以有機金屬絡合物為原材料的一種製備方法

http://big5.nikkeibp.com.cn/news/nano/55793-20110330.html?ref=ML

十年後先量產{:sodizzy:}