流動する溶融金属の凝固過程を広範囲で可視化する装置を開発

アルミニウムのアップグレードリサイクルの実現に向けて

ポイント

・ 従来の放射光X線イメージング技術よりも100倍以上広い観察範囲を実現したX線イメージング装置を開発

・ 直径50 mmのるつぼに入れた溶融アルミニウム全体の撹拌凝固過程を可視化

・ 凝固に伴う合金組織の不均質化過程の解明によりアルミニウム中の鉄の分離プロセス設計が可能に

【画像：https://kyodonewsprwire.jp/img/202408295605-O1-6P55n8Nj】

概 要

国立研究開発法人 産業技術総合研究所（以下「産総研」という）マルチマテリアル研究部門 軽量金属プロセスグループ 志賀敬次 研究員、村上雄一朗 主任研究員、尾村直紀 研究グループ長、分析計測標準研究部門 放射線イメージング計測研究グループ 藤原健 研究グループ付は、溶融した金属が流動しながら凝固する様子についてX線を使って可視化する装置を開発しました。

アルミニウムのアップグレードリサイクルでは、溶融した金属を流動しながら凝固する過程で高純度化させるため、流動下での凝固過程を可視化することがより高品質なアルミニウムへのリサイクルプロセスの開発に重要です。金属は透明ではないため、光学観察技術を適用できないことから、金属の凝固過程の可視化には一般的に放射光X線イメージング技術が用いられてきました。しかし、従来の放射光X線イメージング技術は、観察範囲が数十mm2程度と狭いため、流動下での観察が難しい点が問題でした。本成果ではマイクロフォーカスX線源と、産総研で開発したフラットパネル型X線検出器を用いることにより、従来技術よりも100倍以上広い面積で、金属が流動しながら凝固する様子を2次元観察するX線イメージング装置を開発しました。中空構造の電磁撹拌装置を用いることにより、溶融金属を流動させながらX線を溶融アルミニウムに直接照射できるようになり、流動下でのX線イメージングが可能になりました。

この技術の詳細は、2024年8月5日に「Journal of Alloys and Compounds」に掲載されました。

下線部は【用語解説】参照

※本プレスリリースでは、化学式や単位記号の上付き・下付き文字を、通常の文字と同じ大きさで表記しております。

正式な表記でご覧になりたい方は、産総研WEBページ

（ https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2024/pr20240903/pr20240903.html ）をご覧ください。