JP2019202532A5 - - Google Patents

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Claims (36)

硬質層と軟質層が交互に複数積層された構造を有する材料であり、
前記軟質層の厚さは前記硬質層の厚さより厚く、
前記軟質層の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 It is a material having a structure in which a plurality of hard layers and soft layers are alternately laminated.
The thickness of the soft layer is thicker than the thickness of the hard layer.
A hard / soft laminated structure material characterized in that the thickness of the soft layer is 1 μm or less. 請求項１において、
前記材料は、キンク変形する物質であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In claim 1,
The material is a hard / soft laminated structure material characterized by being a substance that deforms kink. 請求項１または２において、
前記硬質層及び前記軟質層にキンクが形成されていることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In claim 1 or 2,
A hard / soft laminated structure material characterized in that kink is formed in the hard layer and the soft layer. 請求項３に記載の硬質・軟質積層構造材料は、前記キンクが形成されていない請求項１に記載の硬質・軟質積層構造材料より強度が高いことを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structural material according to claim 3 is a hard / soft laminated structural material having higher strength than the hard / soft laminated structural material according to claim 1 in which the kink is not formed. 請求項１乃至４のいずれか一項において、
前記硬質層の相互間に前記軟質層が隙間なく充填されており、
前記材料を塑性変形させる際の前記軟質層のすべり変形もしくはせん断変形が、前記軟質層の層面に限定されていることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 1 to 4,
The soft layers are filled tightly between the hard layers.
A hard / soft laminated structure material characterized in that the sliding deformation or shear deformation of the soft layer when the material is plastically deformed is limited to the layer surface of the soft layer. 請求項１乃至５のいずれか一項において、
前記材料は、金属系又は高分子系の材料であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 1 to 5,
The material is a hard / soft laminated structure material characterized by being a metal-based or polymer- based material. 請求項１乃至６のいずれか一項において、
前記硬質層の厚さが１００ｎｍ以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 1 to 6,
A hard / soft laminated structure material characterized in that the thickness of the hard layer is 100 nm or less. 請求項１乃至７のいずれか一項において、
前記硬質層の厚さが前記軟質層の厚さの１／２以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 1 to 7,
A hard / soft laminated structure material characterized in that the thickness of the hard layer is ½ or less of the thickness of the soft layer. 請求項１乃至８のいずれか一項において、
前記硬質層は、薄い軟質層と薄い硬質層が交互に積層した板状層で構成されていることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 1 to 8,
The hard layer is a hard / soft laminated structure material characterized in that it is composed of a plate-like layer in which thin soft layers and thin hard layers are alternately laminated. 請求項９において、
前記薄い軟質層及び前記薄い硬質層それぞれの厚さが１０ｎｍ以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In claim 9.
A hard / soft laminated structure material characterized in that the thickness of each of the thin soft layer and the thin hard layer is 10 nm or less. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は金属系の材料であり、
前記硬質層の結晶構造が、前記軟質層の結晶構造と異なることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 10 is a metal-based material.
A hard / soft laminated structure material characterized in that the crystal structure of the hard layer is different from the crystal structure of the soft layer. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は金属系の材料であり、
前記硬質層と前記軟質層の結晶構造が同じであり、
前記硬質層の溶質元素濃度が、前記軟質層の溶質元素濃度と異なることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 10 is a metal-based material.
The crystal structure of the hard layer and the soft layer is the same,
A hard / soft laminated structure material characterized in that the concentration of solute elements in the hard layer is different from the concentration of solute elements in the soft layer. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は金属系の材料であり、
前記硬質層がｈｃｐ構造及びｂｃｃ構造の一方を有し、
前記軟質層がｈｃｐ構造及びｂｃｃ構造の他方を有することを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 10 is a metal-based material.
The hard layer has one of an hcp structure and a bcc structure.
A hard / soft laminated structure material, wherein the soft layer has the other of the hcp structure and the bcc structure. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は金属系の材料であり、
前記硬質層がｈｃｐ構造及びｆｃｃ構造の一方を有し、
前記軟質層がｈｃｐ構造及びｆｃｃ構造の他方を有することを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 10 is a metal-based material.
The rigid layer has either a hcp structure or a fcc structure.
A hard / soft laminated structure material characterized in that the soft layer has the other of the hcp structure and the fcc structure. 請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は金属系の材料であり、
前記硬質層がｆｃｃ構造及びｂｃｃ構造の一方を有し、
前記軟質層がｆｃｃ構造及びｂｃｃ構造の他方を有することを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 10 is a metal-based material.
The hard layer has one of an fcc structure and a bcc structure.
A hard / soft laminated structure material, wherein the soft layer has the other of the fcc structure and the bcc structure. 請求項１４に記載の硬質・軟質積層構造材料はＭｇ合金であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to claim 14, wherein the hard / soft laminated structure material is an Mg alloy. 請求項１６において、
前記Ｍｇ合金は、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｙ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｇｄ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−（Ｙ−Ｇｄ）合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｙ−Ｘ−Ｚ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｇｄ−Ｘ−Ｚ合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｙ−Ｇｄ−Ｘ−Ｚ合金のいずれかであり、
前記Ｘは、Ａｌ、Ｃａ及びＬｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
前記Ｚは、希土類元素、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｓｂ、Ｂ、Ｃ及びＢｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
前記Ｚｎの含有量をａ原子％、前記Ｙの含有量をｂ原子％、前記Ｇｄの含有量をｂ原子％、前記Ｙ及びＧｄの合計含有量をｂ原子％、前記Ｘの含有量をｃ原子％、前記Ｚの含有量をｄ原子％とすると、下記（式１）〜（式６）を満たすことを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。
（式１）０．１≦ａ≦３．０
（式２）０．１≦ｂ≦３．０
（式３）ｃ≦３．０
（式４）ｄ≦１．０
（式５）ｂ≦ａ＋２
（式６）ｂ≧ａ−１ In claim 16,
The Mg alloys are Mg-Zn-Y alloy, Mg-Zn-Gd alloy, Mg-Zn- (Y-Gd) alloy, Mg-Zn-Y-X-Z alloy, Mg-Zn-Gd-X-Z. It is either an alloy or an Mg-Zn-Y-Gd-X-Z alloy.
X is at least one element selected from the group consisting of Al, Ca and Li.
Z is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, Mn, Si, Zr, Ti, Hf, Nb, Sn, Ag, Sr, Sc, Sb, B, C and Be.
The Zn content is a atomic%, the Y content is b atomic%, the Gd content is b atomic%, the total content of Y and Gd is b atomic%, and the X content is c. A hard / soft laminated structure material characterized by satisfying the following (Equation 1) to (Equation 6), where the content of atomic% and Z is d atomic%.
(Equation 1) 0.1 ≤ a ≤ 3.0
(Equation 2) 0.1 ≤ b ≤ 3.0
(Equation 3) c ≦ 3.0
(Equation 4) d ≦ 1.0
(Equation 5) b≤a + 2
(Equation 6) b ≧ a-1 金属を鋳造する工程を有し、
前記鋳造後の金属は、硬質層と軟質層が交互に複数積層された構造を有し、
前記軟質層の厚さは前記硬質層の厚さより厚く、
前記軟質層の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 Has a process of casting metal,
The metal after casting has a structure in which a plurality of hard layers and soft layers are alternately laminated.
The thickness of the soft layer is thicker than the thickness of the hard layer.
A method for producing a hard / soft laminated structural material, wherein the thickness of the soft layer is 1 μm or less. 請求項１８において、
前記鋳造時の冷却速度は１０万℃／秒未満であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 18,
A method for producing a hard / soft laminated structural material, wherein the cooling rate at the time of casting is less than 100,000 ° C./sec. 請求項１９において、
前記鋳造工程の後に、前記鋳造後の金属を融点（絶対温度）の５０％以上の温度に加熱する工程を有することを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 19.
A method for producing a hard / soft laminated structure material, which comprises a step of heating the metal after casting to a temperature of 50% or more of a melting point (absolute temperature) after the casting step. 請求項１９または２０において、
前記鋳造時の冷却速度は１００℃／秒以上であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 19 or 20,
A method for producing a hard / soft laminated structural material, wherein the cooling rate at the time of casting is 100 ° C./sec or more. 請求項１８乃至２１のいずれか一項において、
前記金属は、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｙ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｇｄ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−（Ｙ−Ｇｄ）合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｙ−Ｘ−Ｚ合金、Ｍｇ−Ｚｎ−Ｇｄ−Ｘ−Ｚ合金、及びＭｇ−Ｚｎ−Ｙ−Ｇｄ−Ｘ−Ｚ合金のいずれかであり、
前記Ｘは、Ａｌ、Ｃａ及びＬｉからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
前記Ｚは、希土類元素、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｓｎ、Ａｇ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｓｂ、Ｂ、Ｃ及びＢｅからなる群から選択される少なくとも１種の元素であり、
前記Ｚｎの含有量をａ原子％、前記Ｙの含有量をｂ原子％、前記Ｇｄの含有量をｂ原子％、前記Ｙ及びＧｄの合計含有量をｂ原子％、前記Ｘの含有量をｃ原子％、前記Ｚの含有量をｄ原子％とすると、下記（式１）〜（式６）を満たすことを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。
（式１）０．１≦ａ≦３．０
（式２）０．１≦ｂ≦３．０
（式３）ｃ≦３．０
（式４）ｄ≦１．０
（式５）ｂ≦ａ＋２
（式６）ｂ≧ａ−１ In any one of claims 18 to 21,
The metal is Mg-Zn-Y alloy, Mg-Zn-Gd alloy, Mg-Zn- (Y-Gd) alloy, Mg-Zn-Y-X-Z alloy, Mg-Zn-Gd-X-Z alloy. , And Mg-Zn-Y-Gd-X-Z alloy.
X is at least one element selected from the group consisting of Al, Ca and Li.
Z is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements, Mn, Si, Zr, Ti, Hf, Nb, Sn, Ag, Sr, Sc, Sb, B, C and Be.
The Zn content is a atomic%, the Y content is b atomic%, the Gd content is b atomic%, the total content of Y and Gd is b atomic%, and the X content is c. A method for producing a hard / soft laminated structural material, which satisfies the following (Equation 1) to (Equation 6), where the content of atomic% and Z is d atomic%.
(Equation 1) 0.1 ≤ a ≤ 3.0
(Equation 2) 0.1 ≤ b ≤ 3.0
(Equation 3) c ≦ 3.0
(Equation 4) d ≦ 1.0
(Equation 5) b≤a + 2
(Equation 6) b ≧ a-1 請求項１８乃至２２のいずれか一項において、
前記硬質層の相互間に前記軟質層が隙間なく充填されており、
前記材料を塑性変形させる際の前記軟質層のすべり変形もしくはせん断変形が、前記軟質層の層面に限定されていることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In any one of claims 18 to 22,
The soft layers are filled tightly between the hard layers.
A method for producing a hard / soft laminated structure material, characterized in that the sliding deformation or shear deformation of the soft layer when the material is plastically deformed is limited to the layer surface of the soft layer. 請求項１８乃至２３のいずれか一項において、
前記鋳造時の冷却速度は、１０００Ｋ／秒以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In any one of claims 18 to 23,
A method for producing a hard / soft laminated structure material, wherein the cooling rate at the time of casting is 1000 K / sec or less. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は高分子系の材料であり、
前記硬質層が結晶層であり、前記軟質層が非晶層であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 8 is a polymer-based material.
A hard / soft laminated structure material, wherein the hard layer is a crystalline layer and the soft layer is an amorphous layer. 請求項２５において、
前記高分子系の材料は、結晶性高分子、第１の結晶性高分子に第２の結晶性高分子を混ぜたブレンド物、結晶性高分子にポリマーを混ぜたブレンド物、第１のポリマーに第２のポリマーを混ぜたブレンド物のいずれかであることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 25.
The polymer-based material includes a crystalline polymer, a blend of a first crystalline polymer mixed with a second crystalline polymer, a blend of a crystalline polymer mixed with a polymer, and a first polymer. A hard / soft laminated structural material, which is one of a blend of a second polymer mixed with a polymer. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の硬質・軟質積層構造材料は高分子系の材料であり、
前記硬質層が非晶層であり、前記軟質層が非晶層であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 The hard / soft laminated structure material according to any one of claims 1 to 8 is a polymer-based material.
A hard / soft laminated structure material, wherein the hard layer is an amorphous layer and the soft layer is an amorphous layer. 請求項２７において、
前記高分子系の材料は、ポリマー、第１のポリマーに第２のポリマーを混ぜたブレンド物、弾性率の高い成分高分子と弾性率の低い成分高分子とが相分離したポリマーブレンド物のいずれかであることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 27.
The polymer-based material may be a polymer, a blend of a first polymer mixed with a second polymer, or a polymer blend in which a component polymer having a high elasticity and a component polymer having a low elasticity are phase-separated. A hard / soft laminated structural material characterized by being a polymer. 請求項２５乃至２８のいずれか一項において、
前記高分子系の材料の構成成分になる高分子は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン１、ポリフッ化ビニリデン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリスルフォン、ポリエチレンオキサイド、ポリ乳酸、ナイロン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチルとその共重合体、ポリ塩化ビニル、フェノール樹脂、ポリエーテルケトン、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリスチレンーポリブタジエン共重合体、ポリアクリロニトリルーポリスチレン共重合体、及び、ポリアクリロニトリルーポリブタジエン共重合体の少なくとも一つを含むことを特徴とする硬質・軟質積層構造材料。 In any one of claims 25 to 28,
Polymers that are constituents of the polymer-based materials include polypropylene, polyethylene, polybutene 1, polyvinylidene fluoride, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polybutylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polysulphon, and polyethylene oxide. Polylactic acid, nylon, polystyrene, polycarbonate, polymethyl methacrylate and its copolymer, polyvinyl chloride, phenol resin, polyether ketone, polybutadiene, polyisoprene, polystyrene-polybutadiene copolymer, polyacrylonitrile-polystyrene copolymer, A hard / soft laminated structure material containing at least one of a polyacrylonitrile-polybutadiene copolymer. 結晶性高分子、第１の結晶性高分子に第２の結晶性高分子を混ぜたブレンド物、結晶性高分子にポリマーを混ぜたブレンド物、第１のポリマーに第２のポリマーを混ぜたブレンド物、ポリマー、弾性率の高い成分高分子と弾性率の低い成分高分子とが相分離したポリマーブレンド物のいずれかの高分子系の材料を準備する工程（ａ）と、
前記高分子系の材料に室温より高い温度で塑性加工を行う工程（ｂ）と、
を具備し、
前記工程（ｂ）の後の材料は、硬質層と軟質層が交互に複数積層された構造を有し、
前記軟質層の厚さは前記硬質層の厚さより厚く、
前記軟質層の厚さは１μｍ以下であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 A crystalline polymer, a blend of a first crystalline polymer mixed with a second crystalline polymer, a blend of a crystalline polymer mixed with a polymer, and a first polymer mixed with a second polymer. The step (a) of preparing a polymer-based material of any of a blend, a polymer, and a polymer blend in which a component polymer having a high elasticity and a component polymer having a low elasticity are phase-separated.
The step (b) of performing plastic working on the polymer-based material at a temperature higher than room temperature, and
Equipped with
The material after the step (b) has a structure in which a plurality of hard layers and soft layers are alternately laminated.
The thickness of the soft layer is thicker than the thickness of the hard layer.
A method for producing a hard / soft laminated structural material, wherein the thickness of the soft layer is 1 μm or less. 請求項３０において、
前記工程（ｂ）は、前記高分子系の材料に２００％以上のひずみを加える熱延伸を行う工程であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 30,
The step (b) is a method for producing a hard / soft laminated structure material, which is a step of performing thermal stretching in which a strain of 200% or more is applied to the polymer-based material. 請求項３０または３１において、
前記硬質層は、配向した分子鎖を有することを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 30 or 31,
A method for producing a hard / soft laminated structural material, wherein the hard layer has an oriented molecular chain. 請求項３０乃至３２のいずれか一項において、
前記工程（ｂ）の後に、室温で前記材料に塑性加工を行う工程（ｃ）を含むことを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In any one of claims 30 to 32,
A method for producing a hard / soft laminated structure material, which comprises a step (c) of plastic working the material at room temperature after the step (b). 請求項３３において、
前記工程（ｃ）は、室温で前記材料に１０％以上のひずみを加える延伸を行う工程であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 33.
The step (c) is a method for producing a hard / soft laminated structure material, which is a step of stretching the material by applying a strain of 10% or more at room temperature. 請求項３３または３４において、
前記工程（ｃ）の後の前記硬質層及び前記軟質層にキンクが形成されていることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In claim 33 or 34
A method for producing a hard / soft laminated structure material, wherein kinks are formed in the hard layer and the soft layer after the step (c). 請求項３０乃至３５のいずれか一項において、
前記硬質層及び前記軟質層それぞれの長軸方向は、前記工程（ｂ）における延伸方向に交差する方向であることを特徴とする硬質・軟質積層構造材料の製造方法。 In any one of claims 30 to 35,
A method for producing a hard / soft laminated structure material, wherein the major axis directions of each of the hard layer and the soft layer intersect the stretching direction in the step (b).
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