Production process of Al-Mg-Sc master alloy for microalloying

本研究では，アルミニウム（Al）-マグネシウム（Mg）-スカンジウム（Sc）母合金の効率的な製造を目指して，ScCl3のMg熱還元法を開発する。ScはAl合金の特性を飛躍的に向上させるが，商業的に利用可能な濃縮された鉱床が存在せず，資源供給がほとんどなかった。しかし，近年，ニッケル（Ni）製錬の技術革新によってSc2O3が副産物として大量に供給可能となり，Scの資源供給ポテンシャルが急増した。このSc2O3を原料として，Al母合金の大量生産・高速度製造に適したMg熱還元法を開発する。Al-Mg-Sc合金を低コストで供給することで輸送機器の劇的な軽量化に寄与し，CO2発生の大幅な低減に資する。令和4年度は、合金系の熱力学的性質（相平衡）の研究を実施した。具体的には、実験報告が存在しないAl-Mg-Sc三元系の1000℃における相平衡について、令和3年度に検討した組成域を拡張して探査した。まず，化学平衡法を用いて，Alリッチ側におけるAl-Mg-Sc系の等温相平衡（1000 ℃）を探査した。特に注目したのは、この系で重要な金属間化合物であるAl3ScとAl-Mg-Sc液相を含む平衡である。このAl-Mg-Sc液相中のSc平衡濃度が母合金中のSc許容濃度を決める。MgとScのモル比、1:1および3:1の組成の相平衡を系統的に調査した。その結果、液相中のSc濃度は予想よりもかなり低かった。これは、Mg源として純Mgを装入したため、十分な量の液相が形成されなかったためであると推察された。精密決定のために、今後、Al-Mg母合金を装入する。また、Scイオンを含有する溶融塩をAl-Mg合金で還元する実験、および、ScイオンとAlイオンを含有する溶融塩をMgで還元する実験を行い、後者において、Al-Mg-Sc合金が生成した。

本研究では，アルミニウム（Al）-マグネシウム（Mg）-スカンジウム（Sc）母合金の効率的な製造を目指して，ScCl3のMg熱還元法を開発する。ScはAl合金の特性を飛躍的に向上させるが，商業的に利用可能な濃縮された鉱床が存在せず，資源供給がほとんどなかった。しかし，近年，ニッケル（Ni）製錬の技術革新によってSc2O3が副産物として大量に供給可能となり，Scの資源供給ポテンシャルが急増した。このSc2O3を原料として，Al母合金の大量生産・高速度製造に適したMg熱還元法を開発する。Al-Mg-Sc合金を低コストで供給することで輸送機器の劇的な軽量化に寄与し，CO2発生の大幅な低減に資する。令和4年度は、合金系の熱力学的性質（相平衡）の研究を実施した。具体的には、実験報告が存在しないAl-Mg-Sc三元系の1000℃における相平衡について、令和3年度に検討した組成域を拡張して探査した。まず，化学平衡法を用いて，Alリッチ側におけるAl-Mg-Sc系の等温相平衡（1000 ℃）を探査した。特に注目したのは、この系で重要な金属間化合物であるAl3ScとAl-Mg-Sc液相を含む平衡である。このAl-Mg-Sc液相中のSc平衡濃度が母合金中のSc許容濃度を決める。MgとScのモル比、1:1および3:1の組成の相平衡を系統的に調査した。その結果、液相中のSc濃度は予想よりもかなり低かった。これは、Mg源として純Mgを装入したため、十分な量の液相が形成されなかったためであると推察された。精密決定のために、今後、Al-Mg母合金を装入する。また、Scイオンを含有する溶融塩をAl-Mg合金で還元する実験、および、ScイオンとAlイオンを含有する溶融塩をMgで還元する実験を行い、後者において、Al-Mg-Sc合金が生成した。