第一原理計算を併用した遷移金属間化合物の高圧合成と環境調和型熱電変換材料への応用

利用第一性原理计算高压合成过渡金属间化合物及其在环保热电转换材料中的应用

基本信息

  • 批准号:
    18J12460
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 1.22万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2018-04-25 至 2020-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本年度は示差走査熱量測定や第一原理計算を用いて,正方晶FeAl2の常圧での相安定性について検討した.示差走査熱量測定の結果,正方晶FeAl2は吸熱反応を伴ってFeAlとFe2Al5へ分解することが分かった.吸熱反応が見られる温度は,昇温速度20 K/minの場合は500 ℃付近だったが,昇温速度5 K/minの場合は470 ℃付近まで低下した.したがって,この分解反応は反応速度が律速となっていることが分かった.正確な分解温度を見積もるために,350 ℃および400 ℃で1週間熱処理を行った結果,400 ℃ではFeAl+Fe2Al5への分解が見られた一方,350 ℃では元の正方晶FeAl2を維持していたため,分解温度は400 ℃付近に存在することが示唆された.分解後のFeAl+Fe2Al5を用いて900 ℃まで示差熱分析を行った結果,明確な発熱吸熱ピークは見られなかったものの,測定後の試料は常圧でこれまで最安定構造だと考えられてきた三斜晶FeAl2に相転移した.この結果から,FeAl+Fe2Al5のエンタルピー差は極めて小さく,高温では三斜晶FeAl2の方が安定であることが示唆された.前述の正方晶FeAl2の吸熱反応による分解と合わせて考えると,高圧相だと思われていた正方晶FeAl2は,常圧においても低温では最安定であることが分かった.しかし,低温では原子拡散が極めて遅いため,これまで常圧で正方晶FeAl2は作製できなかったと考えられる.第一原理計算においても,同様に常圧0 Kでは正方晶FeAl2が最安定であるという結果が得られた.これらの結果から,何らかの方法で低温での原子拡散を促進することができれば,常圧においても正方晶FeAl2が作製可能であることが示唆された.
今年,我们使用差分扫描量热法和第一原理计算研究了四方FEAL2在正常压力下的相位稳定性。差扫描量热法表明,四方Feal2以吸热反应分解为Feal和Fe2al5。观察到吸热反应的温度约为500°C,温度升高为20 k/min,但降至470°C左右,温度上升速度为5 k/min。因此,发现该分解反应的反应速率是限制的。为了估计确切的分解温度,在350°C和400°C下进行热处理一周,并在400°C下观察到feal+Fe2al5的分解,而原始的四方feal2在350°C下保持在350°C,这表明分解温度约为400°C。使用分解FEAL+FE2AL5进行900°C进行差异热分析,尽管没有发现清晰的热式峰,但是测量后的样品已经经历了相位过渡到Triclinic Feal2,直到现在到现在为止在大气压下被认为是最坚固的结构。这些结果表明,Feal + Fe2al5之间的焓差极小,并且在高温下Triclinic Feal2更稳定。当通过吸热反应与四方feal2的上述分解结合时,发现四方feal2被认为是高压相,即使在正常压力下,在低温下也是最稳定的。但是,由于在低温下原子扩散非常慢,因此人们认为直到现在才能在大气压下产生四方feal2。在第一个原理计算中,同样,在正常压力的正常压力下,四方feal2是最稳定的。这些结果表明,如果可以在低温下以某种方式促进原子扩散,那么即使在正常压力下也可以产生四方feal2。

项目成果

期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
正方晶FeAl2の熱的安定性と熱電特性
四方FeAl2的热稳定性和热电性能
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛田一樹;佐藤直大;桂ゆかり;北原功一;浜根大輔;後藤弘匡;木村薫
  • 通讯作者:
    木村薫
Phase stability and thermoelectric properties of semiconductor-like tetragonal FeAl2
类半导体四方FeAl2的相稳定性和热电性能
  • DOI:
    10.1080/14686996.2019.1662272
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5.5
  • 作者:
    Tobita Kazuki;Kitahara Koichi;Katsura Yukari;Sato Naoki;Nishio-Hamane Daisuke;Gotou Hirotada;Kimura Kaoru
  • 通讯作者:
    Kimura Kaoru
共 2 条
  • 1
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    2014
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  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫;高際良樹,吉田拓也,木村薫;岡田純平,P.-L.Sit,渡辺康裕,石川毅彦,B. Barbiellini,A.Bansil,木村薫,七尾進
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫;高際良樹,吉田拓也,木村薫;岡田純平,P.-L.Sit,渡辺康裕,石川毅彦,B. Barbiellini,A.Bansil,木村薫,七尾進
  • 通讯作者:
    岡田純平,P.-L.Sit,渡辺康裕,石川毅彦,B. Barbiellini,A.Bansil,木村薫,七尾進
    岡田純平,P.-L.Sit,渡辺康裕,石川毅彦,B. Barbiellini,A.Bansil,木村薫,七尾進
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  • 发表时间:
    2015
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  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫
  • 通讯作者:
    木村 薫
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  • 发表时间:
    2014
    2014
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫;高際良樹,吉田拓也,木村薫
    飛田 一樹;佐藤 直大;北原 功一;高際 良樹;木村 薫;高際良樹,吉田拓也,木村薫
  • 通讯作者:
    高際良樹,吉田拓也,木村薫
    高際良樹,吉田拓也,木村薫
共 3 条
  • 1
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