| 研究課題/領域番号 |
22K04787
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
小林 能直 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20354269)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 熱力学 / 酸素溶解度 / 希土類 / 遷移金属 / 液体金属物性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
希土類－3d遷移金属(RE-M)合金は水素吸蔵合金や高性能磁石等の機能性材料として重要な合金系である。
RE元素は酸素との親和性が高く、上記機能性合金の高清浄度溶解製造プロセスを考えるとRE-M合金への酸素溶解に関する系統的な熱力学データ測定が望まれる。
また、RE-M合金は、ごく一部の元素を除き、構成元素間で酸素との親和性に著しく差があり、酸素溶解挙動はいずれの性質に強く影響されるかなど学術的にも興味深い。
本研究では上記の工業的・学術的動機に基づき、RE-M系合金融体の酸素溶解度測定を中心とした熱力学実験・解析を行い、RE-M-O系に適した熱力学モデル構築及びデータベース作製を目的とする。
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| 研究実績の概要 |
希土類金属-遷移金属(RE-M)融体中酸素の熱力学的性質の調査にあたり、実験方法の確立及びその妥当性の確認としてサマリウム-ランタン(Sm-La)融体と希土類酸化物相の相平衡に関する調査を行った。
実験方法の確立に際し、用いるるつぼの材質、蒸気圧の高いサマリウムの揮発抑制、希土類金属を含む合金融体の酸化抑制などの課題を解決する必要がある。用いるるつぼの材質に関して調査を行い、希土類金属同士の合金融体を保持するには、モリブデン、タンタル、タングステンが適していることが分かった。これらのるつぼ材質のうち、モリブデンは希土類金属融体への溶解が少量見られ、実験に必要な純度とるつぼの入手性を考慮してるつぼ材質を決定する必要性があるとわかった。サマリウムの高い蒸気圧については、ジルコニア主成分の耐熱無機接着剤を用いてるつぼを密閉することでサマリウムの揮発を抑制することに成功した。同手法では無機接着剤の成分混入による希土類金属融体の純度低下も見られず、効果的なサマリウム蒸気抑制法であることが明らかとなった。希土類金属を含む合金融体の酸化抑制については、鉄またはチタン製のホルダーにるつぼを入れ、溶接密閉することで系内の酸素量を制限し、酸化抑制に成功した。
上記で開発した実験方法の妥当性の検証のため、1573 KにおいてSm-La融体中と希土類酸化物相の平衡実験を行った。その結果、Sm-La融体と平衡する酸化物相はLa2O3とSm2O3の固溶体であることが明らかとなった。また、Sm-La融体中酸素溶解度の測定にも成功し、実験方法の確実性を示すことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
実験方法の確立及び希土類合金融体を用いた妥当性確認の予備実験を行ったが、Fe,Cuを含む系の実験にまだ進むことができていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後はFe,Cuを含む系に適したるつぼ材質の調査を進め、Fe,Cuを含む系の平衡実験を進める予定である。
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