2004 Fiscal Year Annual Research Report
リサイクルのための不純物含有合金素形材化プロセス技術開発に関する研究
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15310065
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| Research Institution | National Institute for Materials Science |
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Principal Investigator |
大澤 嘉昭 独立行政法人物質・材料研究機構, エコマテリアル研究センター, 主幹研究員 (90354141)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
皆川 和己 独立行政法人物質・材料研究機構, エコマテリアル研究センター, 主任研究員 (00354134)
高森 晋 独立行政法人物質・材料研究機構, エコマテリアル研究センター, 主任研究員 (20354136)
垣澤 英樹 独立行政法人物質・材料研究機構, エコマテリアル研究センター, 主任研究員 (30354137)
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| Keywords | 鉄スクラップ / 不純物 / 銅 / アルミニウム / 急冷凝固粉末 / 固化成形 / 表面改質 / 凝固結晶粒 |
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| Research Abstract |
循環型社会の創製にはリサイクルが重要となる.回生原料中には分離不能、あるいは分離に大量のエネルギーが必要な不純物が存在することが多く、問題となっている。従来のリサイクル研究では、いかに不純物を取り除くかにあったが、本研究では発想を転換し、不純物を無害化さらには特性改善因子として積極的に利用できるプロセスの開発を目指す。本研究では鉄スクラップ中への銅やアルミニウムが多く混入した材料およびアルミニウムスクラップに鉄が混入した材料のリサイクル技術の開発を目指した。
銅含有鉄スクラップ利用では、銅を0.5-15%含有した鉄を水アトマイズし、銅がナノオーダーで微細に分散した急速凝固粉末を得た。得られた粉末を銅の液相が生じない873-1273Kで圧延強加工により固化成形した。873Kで成形した試料は強度延性バランスの優れたものとなった。この強化機構は組織の微細化と銅が入ることによる析出効果および再結晶によって形成された非常に微細な結晶組織を持つことで強化されることが明らかになった。
アルミニウム含有鉄スクラップ利用では、鋳鉄中にアルミニウムを添加することで、耐摩耗性、対高温酸化性や制振性の向上を明らかにした。またこの鋳鉄を1073Kから1273Kの大気中で保持することで表面部の黒鉛がアルミナに置換することを見いだした。アルミニウム量が増すと炭化物が増え耐摩耗性は向上するが、脆くなる。この表面のアルミナ化の改質は低いアルミニウム量でも耐摩耗性に優れた材料の創製ができる。表面のアルミナ層への改質は,アルミニウム含有量が6mass%のものが優れていることがわかった。
アルミニウムスクラップに鉄が混入した材料では、鉄の化合物が粗大針状に晶出する。これに超音波振動を付加することにより、微細粒状化できることが明らかになった。
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