JP2004086892A - 成分配合設計方法、成分配合設計プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】　目標とする物理的化学的特性および機能をもつ金属・非金属物質の材料設計を可能とする。
【解決手段】　処理部は、金属又は非金属材料の成分配合設計の対象とされるテーマのリストを表示部に表示し（Ｓ１０１）、入力部によりテーマ識別子を入力する（Ｓ１０３）。処理部は、特性データファイルから、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部に表示する（Ｓ１０５）。処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の目標量子統計値ｆ（Ｓ１０７）と、配合する成分元素を表す元素識別子を入力する（Ｓ１０８）。処理部は、入力された各元素識別子に対する量子統計値ａ_ｎを設定し（Ｓ１０９）、制約式ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆにより、成分の配合比ｘ_ｎの組み合わせを求め（Ｓ１１１）、計算結果ファイルに記憶する（Ｓ１１５）。処理部は、入力部から入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示する（Ｓ１１７、Ｓ１１９）。
【選択図】　　　　図３

Description

　本発明は、成分配合設計方法、成分配合設計プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体に係り、特に、金属・非金属（半導体を含む）材料の成分配合プロセスにおいて複数の成分元素から選択した複数の成分元素を配合して所望の物性を持つ材料を設計するための成分配合設計方法、成分配合設計プログラム及びそのプログラムを記録した記録媒体に関する。
　本発明の成分配合設計は、金属及び非金属の状態に関係なく複数の成分元素を用いる成分配合プロセスに適用できる。また、本発明は、産業上有効かつ十分な物理的化学的性能の材料を、与えられる任意の成分元素を用いて自由に設計し製造を可能とするもので、特に、鉄鋼材料・非鉄金属材料・無機材料及び有機材料の製造分野に適用することができる。

　従来、金属製品製造業における磁性合金などの製造に際しては、例えば、従来の同種合金に対する磁化曲線、磁区構造およぴ磁化過程などから、目的とする磁性合金の製造法を過去の経験の上に築くとともに、ＤＶ‐Ｘクラスター法や固有方程式の行列解法などによる電子状態計算からいかに実用性の高い合金を設計するかに努力が払われてきた（例えば、非特許文献１及び２など参照）。
　また、従来、材料の特性評価・予測・設計は、成分元素のパラメータとして原子半径・電気陰性度・価電子濃度・電子空孔濃度等を用いて行われていた。近年、合金設計分野において、ＤＶ‐Ｘα法はクラスターモデルについて計算機シミュレーションにより合金元素のエネルギーレベル・原子間共有結合力を求めている。
　なお、本発明に関連する技術として、複数の銘柄の原料配合プロセスにおける原料配合方法については、特許文献１で開示されており、また、一般に、コンピュータを用いた最適化方法としては、シンプレックス法、カーマーカー法（特許文献２参照）等がある。
足立裕彦著；量子材料化学入門、三共出版、１９９１年， 足立裕彦・森永正彦・那須三郎著；金属材料の量子化学と量子合金設計、三共出版、１９９７年 特開平６−２６６４４１号公報 特開平５−６１６７２号公報

　しかしながら、従来、金属製品製造業における技術上の最大の課題のひとつは、使用する成分元素の種類、配合比および熱処理法などの決定であり、このために費やされてきた費用や労力などは計り知れないものがあった。
　また、特許文献１及び２のような従来技術には、熱処理条件を指示可能なプログラムが組み込まれていない。

　本発明は、天然の金属・非金属鉱物の生成を物理化学的に追及する過程で、本発明は、天然及び人工を問わず物質が生成するプロセスは、熱力学第二法則により説明され、生成の細部にわたる論理の展開は、量子熱力学により説明できるという科学的原理の適用を検討している際に発想されたものである。すなわち、物質の生成は、反応系及び生成系をどのような量子熱力学的状態量で表現できるかについて明らかにされることにある。
　すでに確立されているエントロピーという熱力学的概念は、量子力学の発展により、物質の生成は実はどれだけ漠然とした量子熱力学的状態量で表されるかを示してきた。本発明者は、このような物質生成の概念を従来の材料設計分野に適用すると、量子力学的には、材料設計は、成分元素のミクロな量子熱力学的状態変化として表すことができると思料するにいたった。すなわち材料の創製は、製造工程における原料物質の量子熱力学的状態変化の過程そのものであることを明らかにした。本発明者は、材料設計のためには、成分元素固有の量子統計的状態量を求めることが最も有用であることを解明した。

　本発明は、以上の点に鑑み、とくに反応系を構成する元素固有の量子熱力学的状態量を統計的に処理して得られる量子統計値を使用し、反応系を構成する元素数または配合比が異なり元素数が同じ物質の同じ物性値のものだけ選択してその物質を構成する元素数またはそれ以上の数の多元連立一次方程式を誘導し、その解を求めることによって、目標とする物理的化学的特性および機能をもつ金属・非金属物質の材料設計を可能とすることを目的とする。

　また、本発明は例えば、さらに、次のような目的を達成する。
（１）材料の種類を問わず、指示される成分元素を使用して目標とする物理的化学的性能が期待される新規な材料を設計・製造すること
（２）磁性合金の設計に際し予め加工型、鋳造型および焼入れ硬化型などの何れかを決めること
（３）元素には化学的周期性があるごとく量子統計的周期性があることを提案できること
（４）高張力性、制振（震）性、耐熱性、磁性、非磁性、不錆性、切削性、超塑性、半導体性、ガラス化、発光性、受光性など、各性質または性能を保証するソフトウエアを提供すること
（５）従来の材料設計及び開発と比較して格段の省力化・省資源化を図ることができる他、短時間で目標とする性質及び性能を持つ材料の開発および改良を可能とすること
（６）各種金属・非金属等産業廃棄物を原料に、環境保全および資源利用の見地からそれらを有効活用し、新規な工業材料および建設材料等を製造する新しいタイプの産業の創成を図ること
など

　本発明は、特に、金属・非金属材料を構成する各種成分元素の量子統計値という概念を新たに導入する。さらに、本発明は、その量子統計値を入力常数とし各元素の配合比を入力変数とする制約式を導き、目標量子統計値に当てはまる入力変数を演算する。また、本発明は、演算結果により、成分配合の異なった材料の成分配合プロセスにおける成分配合設計を実現する。
　また、本発明は、反応系を構成する元素の量子統計値を入力常数、元素の成分配合比を変数とする両者の積の総和とする制約式で表される目標量子統計値、すなわち、期待する材料の産業上有効かつ十分な物理的化学的性能値を満足する配合比を解として求めることを特徴の一つとするものである。

　本発明の第１の解決手段によると、
　処理部は、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶されたテーマファイルを参照して、設計を行う対象とされるテーマのリストを表示部に表示するステップと、
　処理部は、入力部によりテーマのリスト中から選択されたテーマを表すテーマ識別子を入力するステップと、
　処理部は、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶された特性データファイルを参照して、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部に表示するステップと、
　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
　処理部は、入力された各元素識別子に対する融解熱に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを設定するステップと、
　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表わす成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
　処理部は、入力部から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力するステップと、
　処理部は、計算結果ファイルを参照して、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示するステップと、
を含む成分配合設計方法、これら各ステップをコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。
　本発明の第２の解決手段によると、
　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
　処理部は、元素識別子毎に熱力学的データ及び／又は量子熱力学的データが記憶された元素データファイルを参照し、入力された各元素識別子に対して、予め定められた温度、元素の単位質量若しくはモル当りの融解熱及び元素の融点により、各元素に与えられる熱力学的統計量に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを求めるステップと、
　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表す成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
を含む成分配合設計方法、これら各ステップをコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体が提供される。

　本発明によると、以上のように、反応系を構成する元素の特徴的量子統計値を量子統計学的に加工して得られる状態量を使用し、系を構成する元素数または配合比が異なり元素数が同じ物質の同じ物性値のものだけ選択してその物質を構成する元素数またはそれ以上の数の多元連立一次方程式を立式し、それを解くことによって、目標とする物理的化学的特性および機能をもつ金属・非金属物質の材料設計を可能とする。
　また、本発明は、さらに、例えば次のような効果を奏する。
（１）材料の種類を問わず、指示される成分元素を使用して目標とする物理的化学的性能が期待される新規な材料を設計・製造することができること
（２）磁性合金の設計に際し予め加工型、鋳造型および焼入れ硬化型などの何れかを決めること
（３）元素には化学的周期性があるごとく量子統計的周期性があることを提案できること
（４）高張力性、制振（震）性、耐熱性、磁性、非磁性、不錆性、切削性、超塑性、半導体性、ガラス化、発光性、受光性など、各性質または性能を保証するソフトウエアを提供できること
（５）従来の材料設計及び開発と比較して格段の省力化・省資源化を図ることができる他、短時間で目標とする性質及び性能を持つ材料の開発が可能であること
（６）各種金属・非金属等産業廃棄物を原料に、環境保全および資源利用の見地からそれらを有効活用し、新規な工業材料および建設材料等を製造する新しいタイプの産業の創成を図ること
など

１．量子統計値と制約式
１−１．量子統計値
　まず本発明の実施の形態で用いられる量子統計値について説明する。量子統計値とは、元素が融解しているときのミクロな粒子の量子状態を表し、各成分元素及び配合された金属・非金属（半導体を含む）材料の融解に関する無次元の値である。
　量子統計値の第１の例として、次のような、ボルツマンの式の熱力学的確率（重率）Ｗ又はｌｎＷとすることができる。ｌｎＷは、例えば、溶融状態にある元素の（統計）熱力学的状態を表す。
ｌｎＷ＝Ｑ_１２／（ｋＴ）
　　　＝Ｑ_１２／（Ｔ×１．３８０７×１０^−２３）
　　　＝０．７２４×１０^２３×Ｑ_１２／Ｔ
Ｗ＝ｅｘｐ［Ｑ_１２／（ｋＴ）］
　ただし、
Ｑ_１２：状態２（固体）から状態１（液体）になるために必要な熱量（融解熱）（モル（ｍｏｌ）当り又はグラム（ｇ）当り）
ｋ　：ボルツマン定数（＝１．３８０６６×１０^−２３　Ｊ／Ｋ）
Ｔ　：状態２から状態１になる温度（融点）
　量子統計値の第２の例としては、単位重さ当りの融解熱Ｑ_ｇ、又は、Ｑ_ｇｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）とすることができる。さらに、量子統計値の第３の例としては、単位モル当りの融解熱Ｑ_ｍ、又は、Ｑ_ｍｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）とすることができる。

　以下に第１の例のＷの導出について説明する。
　クラペイロン−クラウジウスの式
Ｑ_１２＝Ｔ（ｄＰ／ｄＴ）（ｖ_２−ｖ_１）……（１）
を積分すると、
Ｑ_１２ｌｎＴ＋ｃ＝Ｐ（ｖ_２−ｖ_１）＋ｃ^＊……（２）
Ｑ_１２ｌｎＴ−Ｐ（ｖ_２−ｖ_１）＝ｃ^＊−ｃ＝Ｃ……（３）
　ただし、
Ｑ_１２：状態２（固体）から状態１（液体）になるために必要な熱量（融解熱）（モル（ｍｏｌ）当り又はグラム（ｇ）当り）
Ｔ：状態２から状態１になる温度（融点）
Ｐ：周囲の気体の圧力
ｖ_１、ｖ_２：分子容（＝分子量／比重、又は、分子量／密度）
Ｃ、ｃ^＊、ｃ：積分定数
　（３）式において、ｖ_２≒ｖ_１とすると
Ｑ_１２ｌｎＴ＝Ｃ……（４）
　また、ボルツマンの式
Ｓ＝ｋｌｎＷ……（５）
　（ただし、Ｓ：エントロピー、Ｗ：量子統計値、ｋ：ボルツマン定数）
より、Ｓ＝Ｑ_１２／Ｔであるので、次式となる。
Ｑ_１２＝Ｔ・ｋ・ｌｎＷ……（６）
　よって、（６）式より、溶融状態にある成分元素１モル当りのミクロな粒子の量子状態の値Ｗは、溶解熱に正比例し、融点に反比例することが分かる。

１−２．制約式
　金属・非金属材料の成分配合設計における制約式は、次の通り。
ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋ａ_３ｘ_３＋……＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ_１
　ただし、
ａ_１、ａ_２、ａ_３、…、ａ_ｎ：量子統計値の入力常数
ｆ：目標量子統計値
ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、……、ｘ_ｎ：各元素の配合比を示す入力変数（＝配合比でａｔｏｍｉｃ％または、ｗｔ％）
　制約条件としては、例えば次のように定めることができる。
０≦ｘ_１≦１００、０≦ｘ_２≦１００……、０≦ｘ_ｎ≦１００
かつ、ｘ_１＋ｘ_２＋ｘ_３＋……＋ｘ_ｎ＝１００
　また、各成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの下限制約値ｘ_{１，ｍｉｎ、}上限制約値ｘ_{１、ｍａｘ}を定めることができる。さらに、配合比の制約値は、
α_１ｘ_１＋α_２ｘ_２＋…＋α_ｎｘ_ｎ＜α_Ｔ　（又は、＞α_Ｔ、＝α_Ｔ　等）
β_１ｘ_１＋β_２ｘ_２＋…＋β_ｎｘ_ｎ＜β_Ｔ　（又は、＞β_Ｔ、＝β_Ｔ　等）
・・・・・・
などの１次関数をはじめ、適宜の関数で領域を特定する制約条件を定めることができる。なお、ｘ_ｎは、計算量を考慮して０を含む正の整数、または、小数二位までの小数等としてもよい。
　ｘ_ｎに関し各成分元素の組合せは２^ｎ−１となる。また、ｆに関して、現在、地球上で観察される典型的鉱物の種類は、約４，０００種である。

　ここで、ｆ値はｅＶまたはｃａｌ（または、ｅｒｇ、ｊｏｕｌなどでも可）の単位をもち、次に例示するように、材料ごとに特徴ある領域の値をとる。
・受光・発光素子（例、１００〜４００ｃａｌ）
・硬磁石（例、３００〜８００、加工・鋳造・焼入硬化）
・ステンレス鋼（例、７５０〜８２０）
・超伝導体（例、１５００〜５０００）
・サーメット（例、１２００〜７０００）

２．ハードウェア
　図１は、本実施の形態に関するハードウェアの構成図である。
　このハードウェアは、中央処理装置（ＣＰＵ）である処理部１、入力部２、出力部３、表示部４及び記憶部５を有する。また、処理部１、入力部２、出力部３、表示部４及び記憶部５は、スター又はバス等の適宜の接続手段で接続されている。記憶部５は、テーマファイル５１、特性データファイル５２、元素データファイル５３、計算結果ファイル５４、検索出力ファイル５５、を含む。

　テーマファイル５１には、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶される。特性データファイル５２には、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶される。元素データファイル５３には、元素識別子に対応して量子統計値（又は、熱力学的若しくは量子熱力学的データ、又は、熱力学的若しくは量子熱力学的統計値）ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎが記憶される。元素データファイル５３には、元素識別子ごとに、融点、融解熱を記憶してもよい。さらに元素データファイル５３には、元素識別子ごとに、価格、比重等の特性を示すオプションデータを記憶してもよい。計算結果ファイル５４には、配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆが記憶される。計算結果ファイル５４には、さらに、必要に応じて、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせに対応して配合オプションデータＢを記憶してもよい。配合オプションデータＢは、後述するように、価格、比重等のオプションデータに関し、所定の配合比により計算されたデータである。検索出力ファイル５５には、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを記憶する。検索出力ファイル５５は、配合オプションデータＢを含むようにしてもよい。
　図２に、元素データファイルの説明図を示す。この例では、元素識別子に対応して、元素名、量子統計値のひとつであるｌｎＷ（×１０^２３）、Ｗ等が必要に応じて記憶される。

３．成分配合設計
　図３は、金属又は非金属（又は半導体）材料の成分配合設計方法の第１の実施形態のフローチャートである。
　処理部１は、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶されたテーマファイル５１を参照して、設計を行う対象とされるテーマのリストを表示部４に表示する（Ｓ１０１）。

　図４に、テーマ表示画面の説明図の一例を示す。
　つぎに、処理部１は、操作者は入力部２によりテーマのリスト中から選択されたテーマを表すテーマ識別子を入力する（Ｓ１０３）。入力操作は、テーマ表示画面の所定位置をポインティングデバイスでクリックするか、テーマ番号（Ａ、Ｂ１、Ｂ２…等）を入力する。処理部１は、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶された特性データファイル５２を参照して、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部４に表示する（Ｓ１０５）。

　図５に、金属・非金属、半導体材料一般の特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の目標量子統計値ｆが示される。
　図６に、受光素子（可視光全域）の特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の受光波長に対する目標量子統計値ｆが示される。
　図７に、発光素子の特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の発光波長に対する目標量子統計値ｆが示される。

　図８に、制振合金の特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の引張強さに対する目標量子統計値ｆが示される。
　図９に、赤外透過カルコゲンガラスの特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の軟化温度に対する目標量子統計値ｆが示される。
　図１０に、超伝導体の特性データの表示画面の説明図を示す。この図では、各材料の臨界温度に対する目標量子統計値ｆが示される。

　処理部１に、融解熱に関する値である量子統計値であって、目標とされる成分配合材料の目標量子統計値ｆを入力部２から入力する（Ｓ１０７）。目標量子統計値ｆは、操作者が表示部４に表示されたデータ（グラフ、図形、数値を含む。）に基づき所望の配合材料設計のための値を適宜入力することができる。つぎに、処理部１に、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部２から入力する（Ｓ１０８）。元素識別子として、元素名を入力してもよい。処理部１は、入力された各元素識別子に従い量子統計値を設定する（Ｓ１０９）。たとえば、ステップＳ１０９では、処理部１は、元素識別子に対応して量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎが記憶された元素データファイル５３から、入力された元素識別子に従い量子統計値を読み出す。
　なお、ステップ１０９では、元素データファイル５３に、予め元素識別子毎の熱力学的及び量子熱力学的データを記憶しておき、処理部１は、元素データファイル５３から読み出した成分元素毎のデータに基づき量子統計値を計算してもよい。さらに、処理部１は、入力された元素識別子に従い量子統計値を設定し、適宜の記憶部５内のファイルにそれを記憶してもよい。あるいは、ステップＳ１０９では、処理部１は、元素データファイル５３に元素識別子毎の融点Ｔ及び融解熱を記憶しておき、元素データファイル５３から入力された元素識別子に従い成分元素の融点、融解熱を読み出して量子統計値を計算し、量子統計値を設定するようにしてもよい。
　つぎに、処理部１は、次の制約式が成り立つ配合成分の元素識別子とその成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求める（Ｓ１１１）。
ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
このとき、成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの下限制約値ｘ_{１，ｍｉｎ、}上限制約値ｘ_{１、ｍａｘ}を定めることができる。さらに、配合比の制約値は、α_１ｘ_１＋α_２ｘ_２＋…＋α_ｎｘ_ｎ＜α_Ｔ（又は、≦α_Ｔ、≧α_Ｔ、＞α_Ｔ、＝α_Ｔ　等）　などの１次関数をはじめ、適宜の関数で領域を特定する制約条件を定めることができる。また、配合比の組み合わせが非常に多く求められるのを避けるため所定の制約条件、例えば、１％毎や、２％〜数％きざみ等の適宜の計算ステップで計算するようにしてもよい。このような制約条件は、入力部２から適宜定めるようにしてもよいし、記憶部５に予め記憶しておいても良い。

　処理部１は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイル５４に記憶する（Ｓ１１５）。
　次に、操作者は、処理部１に、入力部２から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力する（Ｓ１１７）。選択条件は、例えば、どの元素の配合比を多く又は少なくするかを指定する条件、配合比の制限値・範囲など適宜の条件を指定することができる。なお、複数の選択条件を、必要に応じて論理式で指定するようにしてもよい。つぎに、処理部１は、計算結果ファイル５４を参照して、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ（ソート）、検索出力データとして検索出力ファイル５５に記憶及び／又は表示部４に表示する（Ｓ１１９）。

　図１１に、検索出力の表示についての説明図を示す。この例では、各元素Ａ１〜Ａ８の量子統計値と、目標量子統計値ｆが上段に示され、配合比及び参照番号が下段に示される。さらに条件のヒット件数が示される。
　なお、目標量子統計値ｆを入力するステップＳ１０７において、処理部１は、目標量子統計値ｆの上限及び／又は下限制約値、（例えば、＋αと−α、又は、＋αと−β）を入力部２からさらに入力してもよい。このとき、組み合わせを求めるステップＳ１１１において、処理部１は、上限制約値及び／又は下限制約値を設定した目標量子統計値の範囲に入るものを選択することができる。
　また、量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎとしては、例えば、前述したように、次のような値を用いることができる。
・ｌｎＷ＝Ｑ_１２／（Ｔ×１．３８０７×１０^−２３）＝Ｑ_１２／（ｋＴ）＝０．７２４×１０^２３×Ｑ_１２／Ｔ　（ただし、Ｑ_１２は、単位重さ又はモル当りの融解熱、ｋはボルツマン定数、Ｔは融点）、
・Ｗ＝ｅｘｐ［Ｑ_１２／（ｋＴ）］　（ただし、Ｑ_１２は、単位重さ又はモル当りの融解熱、ｋはボルツマン定数、Ｔは融点）
・単位質量当りの融解熱Ｑ_ｇ、又は、Ｑ_ｇｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）
・単位モル当りの融解熱Ｑ_ｍ、又は、Ｑ_ｍｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）
等。

　さらに、元素データファイル５３には、元素識別子毎の量子統計値を予め記憶せずに、元素識別子毎の融点Ｔ、融解熱等の量子統計値を求めるための必要なデータを記憶しておくこともできる。この場合、処理部１は、元素データファイル５３を参照して融点Ｔ、融解熱等のデータ基づき成分元素毎の量子統計値を計算し、元素識別子に対応して量子統計値を元素データファイル５３にさらに記憶するステップをさらに含んでもよい。この量子統計値の計算は、処理部１は、全て又はほぼ全ての元素について予め適宜の過程で計算しておいてもよいし、ステップＳ１０８で成分が選択された際に必要に応じて計算してもよい。

　図１２は、金属又は非金属（又は半導体）材料の成分配合設計方法の第２の実施形態のフローチャートである。
　処理部１は、ステップＳ１０１〜Ｓ１１１までは、第１の実施形態と同様の処理を実行する。
　ステップＳ１１１の後に、処理部１は、オプション計算を行う（Ｓ２１３）。この場合、元素データファイル５３には、元素識別子毎に価格、比重等のオプションデータｂ_１、ｂ_２、…、ｂ_ｎをさらに予め記憶しておく。そして、ステップＳ１１１により求められた元素識別子とその成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせに基づき、処理部１は、元素データファイル５３を参照して、次式により配合オプションデータＢを計算する。
ｂ_１ｘ_１＋ｂ_２ｘ_２＋…＋ｂ_ｎｘ_ｎ＝Ｂ
　処理部１は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆ、及び、配合オプションデータＢを計算結果ファイル５４に記憶する。つぎに、操作者は、処理部１に、入力部２から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力する（Ｓ２１７）。
　選択条件は、例えば、どの元素の配合比を多く又は少なくするかを指定する条件、配合比の制限値・範囲など適宜の条件及び／又は配合オプションデータＢを含む選択条件を指定することができる。なお、複数の選択条件を、必要に応じて論理式で指定するようにしてもよい。つぎに、処理部１は、計算結果ファイル５４を参照して、配合オプションデータＢを含む選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ（ソート）、検索出力データとして検索出力ファイル５５に記憶及び／又は表示部４に表示する（Ｓ２１９）。
　図１３に、検索出力の表示についての説明図を示す。この例では、図１０の出力に加えて、オプションデータとして、価格、比重に関する値が表示される。

４．材料の成分配合の計算例
　以下に、上述の成分配合設計方法・プログラムによる材料成分配合の計算例について説明する。なお、以下の温度係数、温度、処理等は一例を示したものにすぎず、これに限られない。

（１）ステンレス快削鋼
　ニッケルとアルミニウムを入れ替え、軽くて加工性の良いオーステナイト系ステンレスを創る。比重は、従来のニッケルを含むもので7.64、本鋼で6.35である。以下に各化学成分ｘ_ｎ（ｎ＝１〜８）を重量％で示す。化学成分は、図５のスーパーアロイ中、ステンレス快削鋼が示す目標量子統計値617.8(ｆ値)より明細書に記載される制約式を用いて求められるｘ_ｎの値である。また、Ｃ＝ａ_１、Ｓｉ＝ａ_２、Ｍｎ＝ａ_３、Ｐ＝ａ_４、Ｓ＝ａ_５、Ａｌ＝ａ_６、Ｃｒ＝ａ_７、Ｆｅ＝ａ_８として、図２等の元素データファイルに記憶された量子統計値に関する値を用いる。すなわち、
ｆ＝Ｃ*ｘ_１＋Ｓｉ*ｘ_２＋Ｍｎ*ｘ_３＋Ｐ*ｘ_４＋Ｓ*ｘ_５＋Ａｌ*ｘ_６＋Ｃｒ*ｘ_７＋Ｆｅ*ｘ_８
を解く計算ソフトを使用して合目的のｘの値を多数の解の中から選択する。たとえば

は新規なステンレス快削鋼の一例である。
　この鋼の固溶化熱処理温度は、各化学成分の融点にその重量％の100分の１を乗じたものの総和を求め、例えば、それに温度係数0.695を乗じて得られる温度959℃を基準に、900℃ないし1050℃で溶化後急冷し冷間加工する。さらにその後、例えば、固溶化熱処理温度959℃に温度係数0.5を乗じて得られる温度479℃で空冷する。得られるステンレス鋼の比重は6.35であり、従来のニッケルを含む通常のステンレス鋼の比重7.64と比較すると16.9％も軽くなる。
　また、枯渇するニッケル資源を豊富なアルミニウム資源で代替できるという利点がある。
[計算方法]
制約式
ｆ＝Ｃ*ｘ_１＋Ｓｉ*ｘ_２＋Ｍｎ*ｘ_３＋Ｐ*ｘ_４＋Ｓ*ｘ_５＋Ａｌ*ｘ_６＋Ｃｒ*ｘ_７＋Ｆｅ*ｘ_８
に元素別量子統計値表より化学成分のｆ値を代入し、
ｆ＝19.91*ｘ_１＋15.41*ｘ_２＋6.87*ｘ_３＋5.73 *ｘ_４＋2.31*ｘ_５＋8.26*ｘ_６＋5.21*ｘ_７＋5.97*ｘ_８
　多元一次方程式の解法についての汎用計算用ソフトを使ってｆ＝617.8を満足するｘ_ｎ値を計算する。多数の解の中から、製造目的にかなうものを選ぶ。上の例はその一つである。

（２）耐熱材料
　軽量であるが製造技術が複雑なSi_４N_３に代わり、溶解法で製造できる耐熱材料が期待される。そこでSi_４N_３と同程度の曲げ強度をもつ耐熱材料としてSi−Zr系材料が期待される。図５のサーメットのうち、窒化珪素の量子統計値ｆ値に近いSi−Zr系材料のｆ値を探すとｆ＝1197.1が適当である。そのため、ＳｉおよびＺｒの配合比を求めるには元素別量子統計値表よりＳｉ及びＺｒのｆ値を明細書に記載される制約式に代入し、より目的にかなったＳｉ及びＺｒの重量％を多数の解の中から選択する。
　下記は、求められた化学成分重量％の一例である。
ｆ=Ｓｉ(15.41)*ｘ_１＋Ｚｒ(7.82)*ｘ_２

　この材料の固溶化熱処理温度は、例えば、(１)に記した方法で求める1119℃を基準に、1050℃ないし1190℃で急冷する。その後の時効処理条件は、例えば、1119℃に温度係数0.695を乗じて得られる777℃で空冷する。これにより得られる予想室内曲げ強度は90〜100Kg/mm^２、1000℃曲げ強度は80〜90Kg/mm^２が期待できる。この耐熱材料の比重は3.37、窒化珪素の比重は0.0029であり、したがってその単位体積重量は圧倒的に大きい。
　[計算方法]
制約式
　ｆ＝Ｓｉ*ｘ_１＋Ｚｒ*ｘ_２
に元素別量子統計値表よりSiおよびZrのｆ値を代入し、
　ｆ＝15.41 *ｘ_１＋7.82 *ｘ_２
　さらに、ｆ＝1197.1を満足する各化学成分のｘ値を求める。また、高温焼却炉材、耐酸性耐熱材など使用目的により異なりかつ多くの化学成分よりなる耐熱材料のｆ値を設定すれば、多数の解が求まる多元一次方程式の計算ソフトを用いて、目的とする耐熱材料の成分配合設計が可能である。

（３）制振合金
　図８は、制振合金の材料設計ｆ値と引張り強さとの関係図である。丸数字の６で示したソノストンは、引張り強さが50〜60Kg/mm^２の現在使用される唯一の制振合金である（例えば、潜水艦のスクリュー材料等に用いられる）。この図を用いてさらに引張り強さの大きい制振合金を設計するには、曲線を外挿し、引張り強さが100Kg/mm^２、量子統計値が６６２±３０となるようなｆ値の制約式を、制振係数が大きい任意の化学成分を選択して立式することが最も良い方法のひとつである。
　たとえば制振係数が大きい化学成分としてＭｇ、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｃｕを選び、
ｆ＝Ｍｇ*ｘ_１＋Ａｌ*ｘ_２+Ｍｎ*ｘ_３＋Ｆｅ*ｘ_４＋Ｚｎ*ｘ_５
ｆ＝Ｍｇ*ｘ_１＋Ａｌ*ｘ_２+Ｍｎ*ｘ_３＋Ｆｅ*ｘ_４＋Ｚｎ*ｘ_５＋Ｃｕ*ｘ_５
の式を解くことにより、目標に最も近い性能をもつ材料が設計できる。それには、ｆ＝６６２±３０、元素別量子統計値表よりＭｇ＝７．１１、Ａｌ＝８．２６、Ｍｎ＝６．８７、Ｆｅ＝５．９７、Ｚｎ＝６．９７およびＣｕ＝６．９４を上式に代入し、本実施の形態の成分配合設計方法プログラム・方法中の計算ソフトで成分配合比ｘ_１、ｘ_２、ｘ_３、ｘ_４、ｘ_５を求めることが最良である。
　このような計算の結果、ｆ値を満足する化学成分１％刻みの合金の種類は前者で1493通り、後者で7652通りとなる。これらの中から製造が容易で価格が安くかつ所定の制振条件を満たすと思われるｘを選択すると、たとえば、

などがある。前者は、固溶化熱処理温度900℃ないし1000℃、２時間水冷で製造される強磁性型合金であり、後者は、600℃ないし700℃、２時間水冷で製造される双晶型合金である。また、予想される比重はそれぞれ6.37および3.11である。
　メンテナンスフリーで「静かな材料」というキャッチフレーズで今後の利用が期待される制振合金は、高分子材料やセラミック材料との組み合わせでますます民生・軍事両面での活用が考えられるとされている。

５．材料の成分配合例
　本発明によって計算され高性能が予想される材料のチャンピオンデータ例は以下のとおりである。
（ｌ）サーメット（Ｓｉ_４Ｎ_３相当）
・Ｓｉ５４，７％（重量）＋Ｚｒ４５．３％（重量）で、予想室内曲げ強度９０〜１００ｋｇ／ｍｍ^２
、１０００℃曲げ強度８０〜９０ｋｇ／ｍｍ^２、熱衝撃温度差６００〜７００℃、熱膨脹７×１０^−６／℃
（２）高温超伝導体
・酸化物系：ＬａＯ　　２８．７％（重量）＋ＢａＯ　　２８．３％（重量）＋Ａｇ_２Ｏ　　４３．０％（重量）で、予想超臨界温度１００Ｋ〜２００Ｋ
・酸化物系：ＬａＯ　　３５．８８％（重量）＋ＢａＯ　　３５．４２％（重量）＋ＡｇＯ　　２８．７０％（重量）で、予想超臨界温度１００Ｋ〜３００Ｋ、ただし、Ａｇ^２十は不安定であるので、焼結加工時の酸素分圧調整には十分注意を要する。
・ガラス系：Ｖ_２Ｏ_５２７．１７％（重量）＋ＬａＯ　　１７．９４％（重量）＋ＢａＯ　　４０．５４％（重量）＋ＡｇＯ　　１４．３５％（重量）はガラス超伝導体で、予想超臨界温度５０Ｋ程度。
・アマルガム系：Ｈｇに原子磁化率正の純元素数種を添加しアマルガム化する。

（３）ステンレス快削鋼
・オーステナイト系ＳＵＳ３０３相当
Ｃ　　０．１５％（重量）＋Ｓｉ１．００％（重量）＋Ｍｎ　　２．００％（重量）＋Ｐ　０．２％（重量）
＋Ｓ　　０．１５％（重量）＋Ａｌ　　９．５％（重量）＋Ｃｒ　　１８．０％（重量）＋Ｆｅ　６９．０％（重量）
・フェライト系ＳＵＳ４３０Ｆ相当
Ｃ　　０．ｌ％（重童）＋Ｓｉ　　ｌ．０％（重量）＋Ｍｎ　　ｌ．２％（重量）＋Ｐ　　０．０６％（重量）＋Ｓ　　０．１５％（重量）＋Ａｌ　　１．１２％（重量）＋Ｃｒ　　　１７．０％（重量）＋Ｆｅ　７９．３７％（重量）
・マルテンサイト系ＳＵＳ４１６相当
Ｃ　　０．１％（重量）＋Ｓｉ　　ｌ．０％（重量）＋Ｍｎ　　１．２％（重量）＋Ｐ　　０．０６％（重量）＋Ｓ　　０．１５％（重量）＋Ａｌ　　１．１５％（重量）＋Ｃｒ　　１３．０％（重量）＋Ｆｅ　　８３．３４％（重量）

（４）発光素子材料（緑〜青）
・Ｚｎ　ＯＳ_{１．６〜２．０}
　（５）受光素子材料
・短波長領域系：Ｇａ−Ｔｌ−Ｎ−Ｐ−Ａｓ系
・長波長領域系：Ｉｎ−Ｔｌ−Ａｓ−Ｓｂ−Ｂｉ系
・その他、波長領域を特定することにより自在な設計が可能となる。
（６）制振合金
・磁性型：４０Ｆｅ−３０Ｍｎ−２０Ａ１−１０Ｚｎ系をベースにＴｉ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｍｏなどを添加して制振性を確認する。基本系の熱処理は、８００℃　２時間保持後水冷し、さらに、４００℃　２時間保持後水冷する。
・双晶・磁性複合型：フェロシリコンおよびフェロマンガンをベースに、Ｃｕ、Ｚｎなどを添加して、制振性を確認する。基本系の熱処理は、７５０℃　２時間保持後水冷、さらに、３００℃　１時間保持後水冷。

（７）鉄・非鉄金属廃棄物の合金化よる有効利用
・鉄系−アルミ系建設廃材を利用し、建築用構造材・建設用材などを設計し製造する。
・鉄系−非鉄金属系廃材を利用し、特殊合金・高性能金属材料などを設計し製造する。
・低合金・高合金鋼廃棄物を利用し、磁性合金・快削鋼・ステンレス鋼などを設計し製造する。
・ガラス、陶磁器などの廃棄物を利用し、高融点材料・非金属系耐磨耗性材料・高硬度材料・電磁気材料など特殊用途材料を製造する。
（参考）現在、最高のＢＨｍａｘを示すといわれているハード磁石の場合
Ｆｅ_１４Ｎｄ_２Ｂ＝７２．３ａｔｍ％Ｆｅ＋２６．７ａｔｍ％Ｎｄ＋１．０ａｔｍ％Ｂ
　　＝７２．８×５．９７＋２６．７×３．９８＋１．０×６．２５
　　＝５４４．１４７
ＳｍＣｏ_５　　＝３３．９ａｔｍ％Ｓｍ＋６６．１ａｔｍ％Ｃ
　　＝３３．９×５．８４＋６６．１×６．２３
　　＝６０９．７７９
上記の両値は、外挿法による最高値６１４（ＢＨｍａｘは鋳造磁石領域にある）に対し良好に近似する。更に高いＢＨｍａｘを要求する場合は、最高値６１４に合うような成分調整（Ｆｅ−Ｎｄ−Ｂ系にあってはＦｅを減、Ｎｄ、Ｂを増、Ｓｍ−Ｃｏ系にあってはＣｏを増、Ｓｍを減）が必要となる。

５．付記
　本発明の成分配合設計方法又は成分配合設計装置・システムは、その各手順をコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラム、成分配合設計プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体、成分配合設計プログラムを含みコンピュータの内部メモリにロード可能なプログラム製品、そのプログラムを含むサーバ等のコンピュータ、等により提供されることができる。

　本発明の成分配合設計は、金属及び非金属の状態に関係なく複数の成分元素を用いる成分配合プロセスに適用できる。また、本発明は、産業上有効かつ十分な物理的化学的性能の材料を、与えられる任意の成分元素を用いて自由に設計し製造を可能とするもので、特に、鉄鋼材料・非鉄金属材料・無機材料及び有機材料の製造分野に適用することができる。さらに、各種金属・非金属等産業廃棄物を原料に、環境保全および資源利用の見地からそれらの有効活用を図るための新規な工業材料および建設材料等を製造する新しいタイプの産業の創成を図ることができる。

本実施の形態に関するハードウェアの構成図。 元素データファイルの説明図。 金属又は非金属（又は半導体）材料の成分配合設計方法の第１の実施形態のフローチャート。 テーマ表示画面の説明図。 金属・非金属、半導体材料一般の特性データの表示画面の説明図。 受光素子（可視光全域）の特性データの表示画面の説明図。 発光素子の特性データの表示画面の説明図。 制振合金の特性データの表示画面の説明図。 赤外透過カルコゲンガラスの特性データの表示画面の説明図。 超伝導体の特性データの表示画面の説明図。 検索出力の表示についての説明図。 金属又は非金属（又は半導体）材料の成分配合設計方法の第２の実施形態のフローチャート。 検索出力の表示についての説明図。

符号の説明

１　処理部
２　入力部
３　出力部
４　表示部
５　記憶部
５１　テーマファイル
５２　特性データファイル
５３　元素データファイル
５４　計算結果ファイル
５５　検索出力ファイル

Claims (17)

1. 　処理部は、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶されたテーマファイルを参照して、設計を行う対象とされるテーマのリストを表示部に表示するステップと、
   　処理部は、入力部によりテーマのリスト中から選択されたテーマを表すテーマ識別子を入力するステップと、
   　処理部は、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶された特性データファイルを参照して、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部に表示するステップと、
   　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
   　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
   　処理部は、入力された各元素識別子に対する融解熱に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを設定するステップと、
   　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表す成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
   ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
   　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
   　処理部は、入力部から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力するステップと、
   　処理部は、計算結果ファイルを参照して、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示するステップと、
   を含む成分配合設計方法。
2. 　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
   　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
   　処理部は、元素識別子毎に熱力学的データ及び／又は量子熱力学的データが記憶された元素データファイルを参照し、入力された各元素識別子に対して、予め定められた温度、元素の単位質量若しくはモル当りの融解熱及び元素の融点により、各元素に与えられる熱力学的統計量に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを求めるステップと、
   　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表す成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
   ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
   　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
   を含む成分配合設計方法。
3. 　量子統計値は、０．７２４×１０^２３×Ｑ_１２／Ｔ（ただし、Ｑ_１２は、単位質量又はモル当りの融解熱）　であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分配合設計方法。
4. 　量子統計値は、Ｑ_１２／（ｋＴ）又はexp［Ｑ_１２／（ｋＴ）］　（ただし、Ｑ_１２は、単位質量又はモル当りの融解熱、ｋはボルツマン定数、Ｔは融点）　であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分配合設計方法。
5. 　量子統計値は、単位質量当りの融解熱Ｑ_ｇ、又は、Ｑ_ｇｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）　であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分配合設計方法。
6. 　量子統計値は、単位モル当りの融解熱Ｑ_ｍ、又は、Ｑ_ｍｌｎＴ（ただし、Ｔ：融点）　であることを特徴とする請求項１又は２に記載の成分配合設計方法。
7. 　前記量子統計値を設定するステップでは、処理部は、元素識別子に対応して量子統計値が記憶された元素データファイルから、入力された元素識別子に従い量子統計値を読み出すことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成分配合設計方法。
8. 　前記量子統計値を設定するステップでは、処理部は、元素識別子に対応して熱力学的データ及び／又は量子熱力学的データが記憶された元素データファイルから、入力された元素識別子に従い量子統計値を計算することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成分配合設計方法。
9. 　前記量子統計値を設定するステップでは、処理部は、元素識別子毎の融点Ｔ及び融解熱が記憶された元素データファイルから、成分元素毎の融点、融解熱を読み出して量子統計値を計算し、入力された元素識別子に従い量子統計値を設定することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成分配合設計方法。
10. 　処理部は、元素識別子毎の融点Ｔ及び融解熱が記憶された元素データファイルを参照して、融点Ｔ及び融解熱に基づき成分元素毎の量子統計値を計算し、元素識別子に対応して量子統計値を元素データファイルに記憶するステップをさらに含むことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の成分配合設計方法。
11. 　前記量子統計値を設定するステップでは、処理部は、各成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの制約条件をさらに定めることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の成分配合設計方法。
12. 　前記目標量子統計値ｆを入力するステップにおいて、処理部は、目標量子統計値ｆの上限及び／又は下限制約値を入力部からさらに入力し、
    　前記組み合わせを求めるステップにおいて、処理部は、上限制約値及び／又は下限制約値を設定した目標量子統計値の範囲に入るものを選択することを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の成分配合設計方法。
13. 　元素データファイルは元素識別子毎に価格、比重等のオプションデータｂ_１、ｂ_２、…、ｂ_ｎをさらに記憶し、
    　処理部は、元素データファイルを参照して、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせに従い次式により配合オプションデータＢを計算するステップをさらに含み、
    ｂ_１ｘ_１＋ｂ_２ｘ_２＋…＋ｂ_ｎｘ_ｎ＝Ｂ
    　前記計算結果ファイルに記憶するステップでは、処理部が、配合比の組み合わせに対応して配合オプションデータＢを計算結果ファイルにさらに記憶し、
    　前記選択条件を入力するステップは、処理部が、配合オプションデータＢを含む選択条件を用いて、所望の配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、
    　さらに、前記検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示するステップでは、処理部が、配合オプションデータＢを含む選択条件に合致するデータを検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示部に表示することを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の成分配合設計方法。
14. 　処理部は、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶されたテーマファイルを参照して、設計を行う対象とされるテーマのリストを表示部に表示するステップと、
    　処理部は、入力部によりテーマのリスト中から選択されたテーマを表すテーマ識別子を入力するステップと、
    　処理部は、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶された特性データファイルを参照して、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部に表示するステップと、
    　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
    　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
    　処理部は、入力された各元素識別子に対する融解熱に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを設定するステップと、
    　処理部は、次制約式により、各元素識別子が表わす成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
    ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
    　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
    　処理部は、入力部から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力するステップと、
    　処理部は、計算結果ファイルを参照して、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示するステップと、
    をコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラム。
15. 　処理部は、金属又は非金属材料の成分配合設計のテーマが記憶されたテーマファイルを参照して、設計を行う対象とされるテーマのリストを表示部に表示するステップと、
    　処理部は、入力部によりテーマのリスト中から選択されたテーマを表すテーマ識別子を入力するステップと、
    　処理部は、テーマ識別子に対応して材料の特性データが記憶された特性データファイルを参照して、選択されたテーマ識別子に従い材料の特性データを読み出し、表示部に表示するステップと、
    　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
    　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
    　処理部は、入力された各元素識別子に対する融解熱に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを設定するステップと、
    　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表わす成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
    ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
    　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
    　処理部は、入力部から所定の配合比の組み合わせを選択するための選択条件を入力するステップと、
    　処理部は、計算結果ファイルを参照して、入力された選択条件に合致する配合比の組み合わせを選択し又は並べかえ、検索出力ファイルに記憶及び／又は表示部に表示するステップと、
    をコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
16. 　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
    　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
    　処理部は、元素識別子毎に熱力学的データ及び／又は量子熱力学的データが記憶された元素データファイルを参照し、入力された各元素識別子に対して、予め定められた温度、元素の単位質量若しくはモル当りの融解熱及び元素の融点により、各元素に与えられる熱力学的統計量に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを求めるステップと、
    　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表す成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
    ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
    　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
    をコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラム。
17. 　処理部は、入力部から、目標とされる成分配合の金属又は非金属材料の融解熱に関する値である目標量子統計値ｆを入力するステップと、
    　処理部は、配合する成分元素を表す元素識別子を入力部から入力するステップと、
    　処理部は、元素識別子毎に熱力学的データ及び／又は量子熱力学的データが記憶された元素データファイルを参照し、入力された各元素識別子に対して、予め定められた温度、元素の単位質量若しくはモル当りの融解熱及び元素の融点により、各元素に与えられる熱力学的統計量に関する値である量子統計値ａ_１、ａ_２、…、ａ_ｎを求めるステップと、
    　処理部は、次の制約式により、各元素識別子が表す成分の配合比ｘ_１、ｘ_２、…、ｘ_ｎの組み合わせを求めるステップと、
    ａ_１ｘ_１＋ａ_２ｘ_２＋…＋ａ_ｎｘ_ｎ＝ｆ
    　処理部は、求められた配合成分の元素識別子ごとの配合比の組み合わせ、及び、目標量子統計値ｆを計算結果ファイルに記憶するステップと、
    をコンピュータに実行させるための成分配合設計プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    

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