| 研究課題/領域番号 |
18K18929
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
成島 尚之 東北大学, 工学研究科, 教授 (20198394)
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| 研究分担者 |
上田 恭介 東北大学, 工学研究科, 准教授 (40507901)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2019年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2018年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | チタン / プラズマ / 脱酸 / 溶解プロセス / 高純度化 / 低コスト化 / 水素 / 原子状水素 / 二段階法 / 熱力学 / 水蒸気 |
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| 研究成果の概要 |
従来困難とされてきたチタン融体からの酸素除去プロセスを確立した。そのプロセスは水素プラズマアーク溶解（第一段階目溶解）とアルゴンプラズマアーク溶解（第二段階目溶解）から構成される。水素分圧、溶解時間、ガス流量やプラズマ電流などを最適化することで、チタン融体中において0.127mass%（1270 mass ppm）から0.034mass%（340 mass ppm）への酸素除去を達成した。プラズマ中の活性な原子状水素の高い水素ポテンシャルに応じてチタン融体中に導入された溶存水素が第二段階目溶解で脱酸剤として機能していることが熱力学的考察から示唆された。本研究成果を基礎に国際特許出願を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
学術的意義：これまで確立されていなかったチタン融体からの脱酸法として、水素プラズマアーク溶解を基礎としたプロセスを300 mass ppmまでの酸素除去という実証データおよび熱力学的考察とともに提案した。
社会的意義：還元プロセスはチタン部材製造コストの約1/3を占める。off gradeスポンジチタンやチタンスクラップなどの低廉原料の有効利用には、主要な不純物元素である酸素を除去するプロセス構築が必要であった。チタン融体から効率的に酸素除去するプロセスが構築されたことでチタン部材の低価格化に貢献するとともに、輸送機器や化学プラントへのチタンの適用を通して省エネルギーや地球温暖化抑制に貢献する。
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