2017 Fiscal Year Annual Research Report
Beam-scanning laser-induced plasma atomic emission spectrometry for advanced recycling of aluminum structural materials
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17H01903
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
我妻 和明 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30158597)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 有価物回収 / 高度循環利用 / レーザー誘起プラズマ発光分析 / 品番別選別 / アルミニウム素材 / 定量分析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、アルミニウム素材リサイクルのひとつの理想型である’展伸材から展伸材へ’の再生利用を実現するために、展伸材の品番別選別を行うための含有元素情報と、リサイクル材の品位評価のための重要指標である素材介在物の含有量を同時に評価できる、新たな分析・計測方法として、ビーム走査型レーザー誘起プラズマ発光分析装置の開発を目的とする。
研究初年度にあたる平成２９年度は、装置の組み立てと測定条件の最適化は図るために研究活動を行った。装置としては本科研費補助金によりサブナノ秒Nd:YAGレーザーを購入し、高性能の測定装置を完成させ、その測定条件の最適化を行った。最適化内容としては、測定元素毎の最適分析線の決定、検量線濃度範囲の決定、レーザー照射時の雰囲気ガスの種類およびそのガス圧等である。
さらに、レーザー走査時における位置敏感測定法の確立のため模擬試料を用いた分析条件の検討を行った。この基礎知見に基づき、実際試料として、アルミニウム合金の表面皮膜の三次元元素分布の測定やステンレス合金中に含まれるアルミナ介在物の分布評価に適用し、面方向および深さ方向の空間分解能を支配する実験因子を検討した。これら実際試料を用いた測定においては、いずれも本法の特性を生かした興味深い研究成果が得られた。
これらの研究内容は、原著論文３編、国際会議発表１報、国内学会発表２報、セミナー講演１件にて公開することができ、科研費の研究公開の責を果たしたものと思慮する。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１）実験装置の組み立てを完了して、レーザー照射条件、発光測定条件等の実験因子の最適化を終えており、研究初年度に予定していた当初計画の目標を達成できている。
２）研究２年目以降の研究課題としていた、アルミニウム素材中の介在物評価を行うための実験を開始できている。
３）研究２年目以降の研究課題としていた、実際試料（アルミニウム合金および鉄基合金）の測定を一部開始している。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画２年目にあたる平成３０年度は、初年度に組み立てたレーザー誘起プラズマ発光分析装置を用いて、アルミニウム合金素材の品番別分析を行うため、それら素材に含まれる微量添加合金元素、Mn, Mg, Cu, Fe, Si等の発光スペクトルの詳細測定、定量分析を確立する。アルミニウム合金は、品番により合金元素の種類や含有量が異なることから、高精度で定量された合金元素の分析値が品番選別の決定指標となる。
さらに、アルミニウム素材中に含まれる非金属介在物、金属間化合物析出物の３次元分布解析を行うためのレーザー走査条件等を検討して、空間分解能の最適化を行う。
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