2023 Fiscal Year Annual Research Report
Production process of Al-Mg-Sc master alloy for microalloying
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21H01678
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
竹田 修 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60447141)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | マイクロアロイング / スカンジウム / 母合金 / 熱還元 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，アルミニウム（Al）-マグネシウム（Mg）-スカンジウム（Sc）母合金の効率的な製造を目指して，ScCl3のMg熱還元法を開発した。ScはAl合金の特性を飛躍的に向上させるが，商業的に利用可能な濃縮された鉱床が存在せず，資源供給がほとんどなかった。しかし，近年，ニッケル（Ni）製錬の技術革新によってSc2O3が副産物として大量に供給可能となり，Scの資源供給ポテンシャルが急増した。このSc2O3を原料とした，Al母合金の大量生産・高速度製造に適したMg熱還元法を開発した。Al-Mg-Sc合金を低コストで供給することで輸送機器の劇的な軽量化に寄与し，CO2発生の大幅な低減に資する。
令和5年度は，合金系の熱力学的性質（相平衡）の研究を実施した。具体的には，実験報告が存在しないAl-Mg-Sc三元系の1000℃における相平衡について，令和4年度に検討した組成域を拡張して探査した。まず，化学平衡法を用いて，Al-Mg等濃度域におけるAl-Mg-Sc系の等温相平衡（800 ℃）を探査した。特に注目したのは，この系で重要な金属間化合物であるAl3ScとAl-Mg-Sc液相を含む平衡である。このAl-Mg-Sc液相中のSc平衡濃度が母合金中のSc許容濃度を決める。Sc濃度にして，2.5～10.0 mol%の組成の相平衡を系統的に調査した。その結果，Al3Scと平衡する液相組成を決定でき，その値は，予測計算と一致した。また，ScイオンとAlイオンを含有する溶融塩をMgで共還元する実験を行い，Al-Mg-Sc合金を形成させることに成功した。
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| Research Progress Status |
令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。
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