【公開日：2023.07.28】【最終更新日：2023.05.16】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
22NM0124
利用課題名 / Title
熱電材料FeSi2の反応焼結合成に使用する粉体の粒度分布測定
利用した実施機関 / Support Institute
物質・材料研究機構 / NIMS
機関外・機関内の利用 / External or Internal Use
外部利用/External Use
技術領域 / Technology Area
【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）物質・材料合成プロセス/Molecule & Material Synthesis（副 / Sub）-
【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-
キーワード / Keywords
ボールミリング，反応焼結技術,熱電材料
利用者と利用形態 / User and Support Type
利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)
池田 輝之
所属名 / Affiliation
茨城大学理工学研究科（工学野） 物質科学工学領域
共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes
ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes
利用形態 / Support Type
（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-
利用した主な設備 / Equipment Used in This Project
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
焼結合成温度の低温度化と短時間化を目的に，熱電材料FeSi2を反応焼結でペレット状に合成する研究を行っている．この研究では，FeおよびSiの粉体を長時間混合器で混合し，反応焼結にもちいる．この方法では，従来の方法に比べ大幅に低温，短時間化が実現しているが，その詳細なメカニズムは未解明である．そこで，レーザー回折式粒度分布測定装置により，原料としてもちいるFe-Si混合粉体の粒度分布を測定し，焼結の結果作製されるペレットの組織や密度との関連を調べることにより，反応焼結のメカニズムを明らかにする．
実験 / Experimental
Feの粉体 (150 µm) 及びボールミル装置でミリングにより微粉化したSiの粉体を長時間混合器で混合した．レーザー回折式粒度分布測定装置により，このFe-Si混合粉体の粒度分布を測定した（図1）．
結果と考察 / Results and Discussion
Si粉末はボールミルによって2時間粉砕したのち，Fe との混合粉体作製に用いている．Fe-Si混合粉末はFe粉末と粉砕したSi粉末を90、180、315min混合したものである．90minの混合後では，1µｍ弱の微粒子が個数としては大部分を占める．これは，Si粉体が事前に粉砕により微粉化しており数が多いためである．体積でみるとFeの粉体が大きい割合を占める．混合を進めると，初期 (90 min) に観察された 1 µm 以下の微粉末の分布は観察されずやや大きい数 µm の粉体が主となる．これは，Si の微粉体が Fe の粉体に埋め込まれたためである．さらに混合を進めると，数 µm の粉体がややサイズを落としていることが分かる．これらは混合プロセスが有する小さいミリング効果によりFe-Si混合粒子がやや摩耗する結果と考えられる．
図・表・数式 / Figures, Tables and Equations
図 1 レーザー回折式粒度分布測定装置で測定した，Fe-Si混合粉体の粒度分布．シリコンのミリング時間は2時間．シリコンと鉄の混合時間は90, 180, 315 min の三種類．
その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)
成果発表・成果利用 / Publication and Patents
論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件