2022 Fiscal Year Annual Research Report
チタンイオンのシャトル反応によるチタン金属及び合金微粉末の創製
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20H02492
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
朱 鴻民 東北大学, 工学研究科, 教授 (80713271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
LU XIN 東北大学, 工学研究科, 助教 (00781452)
竹田 修 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60447141)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | チタン粉末 / 3Dプリンター / シャトル反応 / 溶融塩 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
チタンおよびチタン合金は宇宙航空産業等に不可欠な材料である一方、活性かつ難加工材であり、精密複雑形状部材の製造が難しい。近年、技術革新の著しい3次元積層造形法（3Dプリンタ－）によって、複雑な部品を精密に加工することが可能になってきた。その原料であるチタン系微粉末は現在ガスアトマイズ法等によって製造されているが、チタン及びチタン合金は活性であり、溶融に2000 Kを越える高温が必要といったことにより、製造コストが極めて高い。本研究では、溶融塩化物中におけるチタンイオンのシャトル反応（3Ti^2+= 2Ti^3+ + Ti）を効果的に利用し、スポンジチタンを原料とした比較的低温（673～1073 K）の単一工程でチタン及びチタン合金微粉末を製造する方法を開発する。簡易な製造装置で連続・高効率製造を可能にすることによって、製造コストの抜本的低下を実現し、宇宙航空産業だけでなく、電気自動車やロボット分野におけるチタンの用途拡大を狙う。
2022年度は、塩浴にアルミニウムイオンおよびバナジウムイオンを導入して、Ti-Al合金粉およびTi-V合金粉の作製を目指した。具体的には、出発原料のTi、Al、Vの装入量、添加方式、事前に調製した溶融塩中のチタンイオン、アルミニウムイオンさらにバナジウムイオン濃度を変化させて、生成粉末の組成・形態への影響を調査した。その結果、Ti-Al系金属間化合物の形成相の選択性は、浴塩組成には依存せず、反応温度に強く依存することがわかった。ある温度以下ではTiAl3が生成し、ある温度以上ではTiAl3とTiAl2の混合物が生成した。熱処理により生成粉末の粒径を増大させることができ、また、焼結により高密度の焼結体を作製することにも成功した。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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