| 研究課題/領域番号 |
20H02492
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26060:金属生産および資源生産関連
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
朱 鴻民 東北大学, 工学研究科, 教授 (80713271)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2020年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
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| キーワード | チタン粉末 / 3Dプリンター / シャトル反応 / 溶融塩 / 不均化反応 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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た。その原料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、チタン材は活性で、溶融に1700℃を越える高温が必要である等の理由で製造コストが高い。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を効果的に利用し、チタン塊を原料とした比較的低温（400～800℃）の単一工程でチタン系微粉末を製造する方法を開発する。
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| 研究成果の概要 |
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1700℃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した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
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。
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