Production process of Al-Mg-Sc master alloy for microalloying

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21H01678
• 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: Takeda Osamu 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60447141)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マイクロアロイング / スカンジウム / 母合金 / 熱還元

Outline of Final Research Achievements

In this study, toward the efficient production of aluminum (Al)-magnesium (Mg)-scandium (Sc) master alloy, thermodynamic properties of reaction system related to the magnesiothermic reduction of ScCl3 was measured and a reduction-alloying process was developed. As a result, phase equilibria in the Al-Mg-Sc ternary system at 800 to 1000 degree C, those are not experimentally reported, were revealed by using chemical equilibrating method. Furthermore, a co-reduction process of molten salt containing scandium and aluminum ions by magnesium was developed, and Al-Mg-Sc alloy was successfully formed.

Free Research Field

非鉄金属製錬学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

スカンジウムは電気自動車の構造材料などに用いられるアルミニウム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酸化スカンジウムが副産物として大量に供給可能となり、スカンジウムの資源供給ポテンシャルが急増した。本研究では、酸化スカンジウムを始原料としたアルミニウム母合金の大量生産・高速度製造に適したマグネシウム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、二酸化炭素発生の大幅な低減に資すると期待される。