Production of fine alloy powders of titanium and its alloy by shuttle reactions of titanium ions

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02492
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26060:Metals production and resources production-related
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: Zhu Hongmin 東北大学, 工学研究科, 教授 (80713271)
• 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)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: チタン粉末 / 3Dプリンター / シャトル反応 / 溶融塩

Outline of Final Research Achievements

Titanium and its alloy are indispensable materials for aerospace industries. However, the precise production of complicated geometry products is difficult due to their chemical reactivity and low workability. Recently, the remarkably innovated additive manufacturing enables the precise production of complicated geometry products. The raw materials, titanium-based powders are currently produced by gas atomizing, but the production cost is high due to high chemical reactivity and high remelting temperature over 1700 degree C. In this study, a simple production process of titanium and its alloy powders at moderate temperatures was developed effectively using the shuttle reactions of titanium ions in molten chloride.

Free Research Field

溶融塩電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、不均化反応と均化反応のシャトルを利用し、チタンイオンを見かけ上消費しないまま、スポンジチタンから連続的に微粉末を製造することができた。また、電気化学的な性質に合わせて、合金元素のAl、Vの金属、あるいは塩を反応場に提供し、Ti-Al更にTi-V合金微粉末を製造することができた。これまで化学的プロセスではチタン合金粉末の製造は困難と考えられてきたが、本研究はその常識を覆すものである。更に、チタンスクラップの利用及び連続的な粉末製造を実現することによって、粉末製造コストをいっそう低減でき、宇宙航空産業だけでなく、一般産業分野におけるチタンの用途拡大が期待される。