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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a new upgrade recycling technology for titanium

Research Project

Project/Area Number 19H05623
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

岡部 徹  東京大学, 生産技術研究所, 教授 (00280884)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹田 修  東北大学, 工学研究科, 准教授 (60447141)
Project Period (FY) 2019-06-26 – 2024-03-31
Keywordsチタン / 脱酸 / 希土類元素 / オキシハライド / 乾式プロセス / リサイクル
Outline of Annual Research Achievements

Tiは無尽蔵の埋蔵量を有し、その合金は優れた特性を有することから将来有望な金属材料である。しかし、Ti製品製造には非効率なプロセスを要し、また工程中に酸素に汚染された多量のスクラップが発生することから、Ti製品の価格は高く、広く一般には普及していない。そこで本研究では、Ti スクラップ中の酸素を直接除去する新技術を開発し、高純度のインゴットに再生する “アップグレード・リサイクル”を可能にする革新的なリサイクル技術の開発を目指した。
希土類金属を脱酸剤として用い、希土類オキシクロライドの生成反応を利用することで、極低酸素濃度のチタンを製造できることを明らかにした。加えて、脱酸能力が低いマグネシウムを脱酸剤として用いた場合も、希土類オキシクロライドの生成反応の利用により、チタン中の酸素を 500 mass ppm以下まで除去できることを実証した。また、以上の手法を、酸化チタンの直接還元による金属チタン製造プロセスやチタンの焼結プロセスへと応用できる可能性を示した。さらに、蒸気圧の高い希土類金属を、気相を介してチタンに供給して脱酸する新しいプロセスを提案・実証した。並行して、脱酸反応で生成する希土類オキシクロライドから希土類塩化物を再生するプロセスについても検証を行い実証した。また、研究提案時には予見していなかったが、溶融Tiから直接酸素を極低濃度まで除去する革新的技術を開発した。
これらの技術はいずれも将来的にはチタン製品の価格低減につながると期待される。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (11 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results) (of which Overseas: 1 results)

  • [Journal Article] Thermodynamic Consideration of the Direct Removal of Oxygen fromTitanium by Utilizing Metallothermic Reduction of Rare Earth Metal Halides2024

    • Author(s)
      Toru H. Okabe、Gen Kamimura、Takanari Ouchi
    • Journal Title

      Metallurgical and Materials Transactions B

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Production of Low-Oxygen-Concentration Titanium from Molten Titanium2024

    • Author(s)
      Toru H. Okabe、Gen Kamimura、Takashi Ikeda、Takanari Ouchi
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 印刷中 Pages: 印刷中

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] チタン製錬・リサイクルの最近の話題~グリーン・チタンの製造の可能性~2024

    • Author(s)
      岡部 徹
    • Journal Title

      金属

      Volume: 94 Pages: 184~189

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Direct Oxygen Removal from Titanium by Utilizing Vapor of Rare Earth Metals2023

    • Author(s)
      Takanari Ouchi、Kenta Akaishi、Gen Kamimura、Toru H. Okabe
    • Journal Title

      Materials Transactions

      Volume: 64 Pages: 61~70

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-MLA2022022

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Deoxidation of Titanium and Its Alloy Using Rare-earth Metal Vapors2023

    • Author(s)
      Takanari Ouchi、Kenta Akaishi、 Gen Kamimura、Toru H. Okabe
    • Organizer
      Proceedings of The 15th World Conference on Titanium (Ti-2023)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Synthesis of titanium (Ti)-based fine powder by using shuttle of the disproportionation and proportionation reactions of titanium ions2023

    • Author(s)
      Terigele、Xin Lu、Osamu Takeda、Hongmin Zhu
    • Organizer
      2023 Joint Symposium on Molten Salts (12th International Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Electrochemical production of fine Al-V alloy powder in molten LiCl-KCl2023

    • Author(s)
      Shuhan Wang、Xin Lu、Osamu Takeda、Hongmin Zhu
    • Organizer
      2023 Joint Symposium on Molten Salts (12th International Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
    • Int'l Joint Research
  • [Book] チタンの基礎と応用 新家光雄、池田勝彦、成島尚之、中野貴由、細田秀樹(編著)2023

    • Author(s)
      竹田 修、 岡部 徹(分担執筆): 「第6章 製精錬とリサイクル」
    • Total Pages
      464
    • Publisher
      内田老鶴圃
    • ISBN
      978-4-7536-5112-2
  • [Remarks] 研究室ホームページ

    • URL

      https://www.okabe.iis.u-tokyo.ac.jp/index.html

  • [Patent(Industrial Property Rights)] チタンまたはチタン合金の製造方法2024

    • Inventor(s)
      岡部 徹、上村 源、池田 貴、大内 隆成
    • Industrial Property Rights Holder
      岡部 徹、上村 源、池田 貴、大内 隆成
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      PCT/JP2024/015012
    • Overseas
  • [Patent(Industrial Property Rights)] チタンまたはチタン合金の製造方法2023

    • Inventor(s)
      岡部 徹、上村 源、池田 貴、大内 隆成
    • Industrial Property Rights Holder
      岡部 徹、上村 源、池田 貴、大内 隆成
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2023‐117129

URL: 

Published: 2024-12-25  

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