JP4009670B2 - Component blending design method, component blending design program and recording medium recording the program - Google Patents

Component blending design method, component blending design program and recording medium recording the program Download PDF

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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。
The present invention relates to a component blending design method, a component blending design program, and a recording medium on which the program is recorded, and in particular, a plurality of component elements selected from a plurality of component elements in a component blending process of a metal / nonmetal (including semiconductor) material. The present invention relates to a component blending design method for blending component elements to design a material having desired physical properties, a component blending design program, and a recording medium recording the program.
The component blending design of the present invention can be applied to a component blending process using a plurality of component elements regardless of the state of metal and nonmetal. In addition, the present invention enables industrially effective and sufficient physical and chemical performance materials to be freely designed and manufactured using any given component element, and in particular, steel materials and non-ferrous metal materials. -It can be applied to the field of manufacturing inorganic materials and organic materials.

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
In the past, when manufacturing magnetic alloys in the metal product manufacturing industry, for example, based on past experience, the production method of the desired magnetic alloy based on the magnetization curve, magnetic domain structure and magnetization process of the same type of conventional alloys At the same time, efforts have been made to design highly practical alloys based on electronic state calculations such as the DV-X cluster method and the matrix solution method of eigen equations (see, for example, Non-Patent Documents 1 and 2).
Conventionally, material property evaluation / prediction / design has been performed using atomic radii, electronegativity, valence electron concentration, electron vacancy concentration, and the like as parameters of constituent elements. In recent years, in the alloy design field, the DV-Xα method seeks the energy level and interatomic covalent bond strength of alloy elements by computer simulation for a cluster model.
As a technique related to the present invention, a raw material blending method in a plurality of brand raw material blending processes is disclosed in Patent Document 1, and generally, an optimization method using a computer includes a simplex method, There is a car marker method (see Patent Document 2).
Hirohiko Adachi; Introduction to Quantum Materials Chemistry, Sankyo Publishing, 1991, Hirohiko Adachi, Masahiko Morinaga, Saburo Nasu; Quantum chemistry and quantum alloy design of metal materials, Sankyo Publishing, 1997 JP-A-6-266441 Japanese Patent Laid-Open No. 5-61672

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。
However, in the past, one of the biggest technical issues in the metal product manufacturing industry is the determination of the types of component elements to be used, the mixing ratio, the heat treatment method, etc. There was something immeasurable.
Further, the conventional techniques such as Patent Documents 1 and 2 do not incorporate a program capable of instructing heat treatment conditions.

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。
The present invention is a process of physicochemically pursuing the production of natural metal / non-metallic minerals. The present invention describes the process of producing a substance, whether natural or artificial, explained by the second law of thermodynamics. The development of logic in detail was conceived when considering the application of scientific principles that can be explained by quantum thermodynamics. That is, the generation of a substance is to be clarified as to what kind of quantum thermodynamic state quantities the reaction system and the generation system can be expressed.
The already established thermodynamic concept of entropy has shown how vague quantum thermodynamic state quantities are expressed by the development of quantum mechanics. The present inventor believes that applying such a concept of substance generation to the field of conventional material design, the material design can be expressed as a micro quantum thermodynamic state change of component elements. I went to do it. In other words, it was clarified that the creation of the material is the process of changing the quantum thermodynamic state of the raw material in the manufacturing process. The present inventor has found that it is most useful to determine the quantum statistical state quantities specific to the component elements for material design.

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。   In view of the above points, the present invention uses the quantum statistics obtained by statistically processing the quantum thermodynamic state quantities inherent to the elements constituting the reaction system, and the number of elements constituting the reaction system or the composition By selecting only materials with the same physical properties and the same number of elements with different ratios, deriving multiple simultaneous linear equations with the number of elements constituting the material or more, and finding the solution, the target physics The purpose is to make it possible to design materials of metallic and non-metallic substances with dynamic chemical properties and functions.

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
The present invention further achieves the following objects, for example.
(1) Regardless of the type of material, use the indicated component elements to design and manufacture new materials that are expected to have the desired physical and chemical performance. (2) Pre-processing in the design of magnetic alloys (3) It can be proposed that the element has a quantum statistical periodicity as well as a chemical periodicity (4) High tensile properties, vibration suppression (seismic) ) Providing software that guarantees each property or performance, such as properties, heat resistance, magnetic properties, non-magnetic properties, non-rust properties, machinability, superplasticity, semiconductivity, vitrification, light-emitting properties, and light-receiving properties (5) Compared to conventional material design and development, it is possible to save much labor and resources, and to develop and improve materials with targeted properties and performance in a short time (6) Using environmentally friendly industrial waste such as metals and non-metals Make effective use of them from the point of view of resource use, such as possible to achieve the creation of a new type of industry to manufacture a new industrial materials and construction materials, etc.

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。
In particular, the present invention introduces a new concept of quantum statistics of various component elements that constitute metallic and nonmetallic materials. Furthermore, the present invention derives a constraint equation having the quantum statistical value as an input constant and the compounding ratio of each element as an input variable, and calculates an input variable that applies to the target quantum statistical value. Further, the present invention realizes component blending design in the component blending process of materials having different component blends, based on the calculation result.
The present invention also provides a target quantum statistic value represented by a constraint equation in which a quantum statistic value of an element constituting a reaction system is an input constant, and a sum of products of both elements having a variable component composition ratio of the element, that is, an expectation One of the characteristics is to obtain a compounding ratio satisfying an industrially effective and sufficient physical and chemical performance value of the material to be obtained as a solution.

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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子毎の融解熱及び融点が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い成分元素毎の融解熱及び融点を読み出して量子統計値を計算することにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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、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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子毎の融解熱及び融点が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い成分元素毎の融解熱及び融点を読み出して量子統計値を計算することにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
According to the first solution of the present invention,
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, the element data file heat of fusion and melting point are stored for each element identifier, by calculating the quantum statistics reads the heat of fusion and melting points of each component element follow each element identifier is input, the input quantum statistics a 1, a 2 of each element identifier, ..., and setting a a n,
Processing unit, the following constraint equation, the compounding ratio x 1 component represented by each element identifier, x 2, ..., determining a combination of x n,
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
A component blending design method for causing a computer to execute these steps, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded are provided.
According to the second solution of the present invention,
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, the element data file heat of fusion and melting point are stored for each element identifier, by calculating the quantum statistics reads the heat of fusion and melting points of each component element follow each element identifier is input, the input quantum statistics a 1, a 2 of each element identifier, ..., and setting a a n,
The processing unit obtains a combination of the compounding ratios x 1, x 2 ,..., X n of the components represented by the respective element identifiers according to the following constraint equation:
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
A component blending design method for causing a computer to execute these steps, and a computer-readable recording medium on which the program is recorded are provided.

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
According to the present invention, as described above, the state quantity obtained by processing the quantum statistics statistically of the elements constituting the reaction system is used, and the number of elements constituting the system or the mixing ratio is different. By selecting only materials with the same physical properties of the same number of elements, formulating a multiple simultaneous linear equation with the number of elements constituting the material or more, and solving it, the target physicochemical Enables material design of metallic and non-metallic materials with properties and functions.
Further, the present invention has the following effects, for example.
(1) The ability to design and manufacture new materials that are expected to have the desired physical and chemical performance using the indicated component elements, regardless of the type of material (2) In designing magnetic alloys (3) It can be proposed that the element has a quantum statistical periodicity as well as a chemical periodicity (4) High tensile properties and vibration suppression (Seismic), heat resistance, magnetic, non-magnetic, non-rusting, machinability, superplasticity, semiconductivity, vitrification, light emission, light reception, etc. ) Compared to conventional material design and development, it is possible to save much labor and resources, and to develop materials with targeted properties and performance in a short time. (6) Various metals・ Environmental conservation using non-metallic industrial waste And make effective use of them from the point of view of resource use, such as possible to achieve the creation of a new type of industry to manufacture a new industrial materials and construction materials, etc.

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=Q12/(kT)
=Q12/(T×1.3807×10−23
=0.724×1023×Q12/T
W=exp[Q12/(kT)]
ただし、
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、又は、QlnT(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、又は、QlnT(ただし、T:融点)とすることができる。
1. Quantum statistics and constraint equation 1-1. Quantum statistics First, quantum statistics used in the embodiment of the present invention will be described. The quantum statistics value represents a quantum state of microscopic particles when an element is melted, and is a dimensionless value related to melting of each component element and a mixed metal / nonmetal (including semiconductor) material.
As a first example of a quantum statistic, the thermodynamic probability (weight ratio) W or lnW of the Boltzmann equation can be set as follows. InW represents, for example, the (statistical) thermodynamic state of an element in the molten state.
lnW = Q 12 / (kT)
= Q 12 /(T×1.3807×10 −23 )
= 0.724 × 10 23 × Q 12 / T
W = exp [Q 12 / (kT)]
However,
Q 12 : amount of heat (heat of fusion) required to change from state 2 (solid) to state 1 (liquid) (per mole (mol) or per gram (g))
k: Boltzmann constant (= 1.38066 × 10 −23 J / K)
T: Temperature (melting point) from state 2 to state 1
As a second example of the quantum statistic, the heat of fusion Q g per unit weight or Q g lnT (where T is the melting point) can be used. Furthermore, as a third example of the quantum statistic, the heat of fusion per unit mole Q m or Q m lnT (where T is the melting point) can be used.

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
12=T(dP/dT)(v−v)……(1)
を積分すると、
12lnT+c=P(v−v)+c……(2)
12lnT−P(v−v)=c−c=C……(3)
ただし、
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)
:状態2から状態1になる温度(融点)
:周囲の気体の圧力
、v: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≒vとすると
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=Q12/Tであるので、次式となる。
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。
Hereinafter, the derivation of W in the first example will be described.
Clapeyron-Clausius equation Q 12 = T (dP / dT) (v 2 −v 1 ) (1)
Is integrated
Q 12 lnT + c = P (v 2 −v 1 ) + c * (2)
Q 12 lnT-P (v 2 -v 1) = c * -c = C ...... (3)
However,
Q 12 : amount of heat (heat of fusion) required to change from state 2 (solid) to state 1 (liquid) (per mole (mol) or per gram (g))
T : Temperature (melting point) from state 2 to state 1
P : Pressure of surrounding gas v 1 , v 2 : molecular volume (= molecular weight / specific gravity or molecular weight / density)
C, c * , c: integral constant In the equation (3), if v 2 ≈v 1 , then Q 12 lnT = C (4)
Also, Boltzmann's equation S = klnW (5)
(Where S: entropy, W: quantum statistics, k: Boltzmann constant)
Thus, since S = Q 12 / T, the following equation is obtained.
Q 12 = T · k · lnW (6)
Therefore, it can be seen from the equation (6) that the value W of the microscopic quantum state per mole of the component element in the molten state is directly proportional to the heat of dissolution and inversely proportional to the melting point.

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+a+……+a=f
ただし、
、a2、3、…、a:量子統計値の入力常数
f:目標量子統計値
、x、x、……、x: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≦100、0≦x≦100……、0≦x≦100
かつ、x+x+x+……+x=100
また、各成分の配合比x1、、…、xの下限制約値x1,min、上限制約値x1、maxを定めることができる。さらに、配合比の制約値は、
α+α+…+α<α (又は、>α、=α 等)
β+β+…+β<β (又は、>β、=β 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。
に関し各成分元素の組合せは2−1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。
1-2. Constraint formula The constraint formula in the compounding design of metallic and non-metallic materials is as follows.
a 1 x 1 + a 2 x 2 + a 3 x 3 + ...... + a n x n = f 1
However,
a 1, a 2, a 3 , ..., a n: input constant f quantum statistics: target quantum statistics x 1, x 2, x 3 , ......, x n: input variables indicating the mixing ratio of each element (= Atomic% or wt% by blending ratio)
The constraint condition can be determined as follows, for example.
0 ≦ x 1 ≦ 100, 0 ≦ x 2 ≦ 100..., 0 ≦ x n ≦ 100
And x 1 + x 2 + x 3 + …… + x n = 100
The proportion x 1 of each component, x 2, ..., the lower limit constraint value x 1 of x n, min, it is possible to determine the upper limitation value x 1, max. Furthermore, the constraint value of the compounding ratio is
α 1 x 1 + α 2 x 2 +... + α n x nT (or> α T , = α T, etc.)
β 1 x 1 + β 2 x 2 +... + β n x nT (or> β T , = β T, etc.)
・ ・ ・ ・ ・ ・
In addition to a linear function such as the above, a constraint condition for specifying a region can be determined by an appropriate function. Note that x n may be a positive integer including 0 or a decimal number up to two decimal places in consideration of the calculation amount.
The combination of each component element with respect to x n is 2 n −1. As for f, there are about 4,000 kinds of typical minerals currently observed on the earth.

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)
Here, the f value has a unit of eV or cal (or erg, joule, etc.), and takes the value of a characteristic region for each material as exemplified below.
-Light receiving / light emitting element (eg, 100 to 400 cal)
・ Hard magnet (eg, 300-800, processing, casting, quench hardening)
・ Stainless steel (eg, 750-820)
-Superconductor (eg, 1500-5000)
・ Cermet (eg, 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。
2. Hardware FIG. 1 is a hardware configuration diagram according to the present embodiment.
This hardware includes a processing unit 1, which is a central processing unit (CPU), an input unit 2, an output unit 3, a display unit 4, and a storage unit 5. Further, the processing unit 1, the input unit 2, the output unit 3, the display unit 4, and the storage unit 5 are connected by appropriate connection means such as a star or a bus. The storage unit 5 includes a theme file 51, a characteristic data file 52, an element data file 53, a calculation result file 54, and a search output file 55.

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)a1、2、…、a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(×1023)、W等が必要に応じて記憶される。
The theme file 51 stores a theme of component blending design of a metal or non-metal material. The property data file 52 stores material property data corresponding to the theme identifier. The element data file 53, quantum statistics corresponds to element identifiers (or thermodynamic or quantum thermodynamic data, or, thermodynamic or quantum thermodynamic statistics) a 1, a 2, ... , a n is stored. The element data file 53 may store the melting point and heat of fusion for each element identifier. Furthermore, the element data file 53 may store option data indicating characteristics such as price and specific gravity for each element identifier. The calculation result file 54 stores a combination of compounding ratios for each element identifier of the compounding component and a target quantum statistical value f. The calculation result file 54 may further store the blending option data B corresponding to the combination of the blending ratios for the respective element identifiers of the blending components obtained as necessary. As will be described later, the blending option data B is data calculated based on a predetermined blending ratio regarding option data such as price and specific gravity. The search output file 55 stores a combination of blend ratios that matches the input selection conditions. The search output file 55 may include formulation option data B.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the element data file. In this example, the element name, lnW (× 10 23 ), W, etc., which is one of the quantum statistics values, are stored as necessary in correspondence with the element identifier.

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)。
3. Component Blending Design FIG. 3 is a flowchart of a first embodiment of a component blending design method for metallic or non-metallic (or semiconductor) materials.
The processing unit 1 refers to the theme file 51 in which the component blending design theme of metal or non-metal material is stored, and displays a list of themes to be designed on the display unit 4 (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)。
FIG. 4 shows an example of an explanatory diagram of the theme display screen.
Next, in the processing unit 1, the operator inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit 2 (S103). In the input operation, a predetermined position on the theme display screen is clicked with a pointing device, or a theme number (A, B1, B2,...) Is input. The processing unit 1 refers to the property data file 52 in which the material property data is stored corresponding to the theme identifier, reads the material property data according to the selected theme identifier, and displays it on the display unit 4 (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。
FIG. 5 is an explanatory view of a display screen of characteristic data of metal / nonmetal and semiconductor materials in general. In this figure, the target quantum statistics value f of each material is shown.
FIG. 6 is an explanatory diagram of a display screen of characteristic data of the light receiving element (entire visible light region). In this figure, the target quantum statistical value f with respect to the light receiving wavelength of each material is shown.
FIG. 7 shows an explanatory diagram of a display screen of characteristic data of the light emitting element. In this figure, the target quantum statistical value f with respect to the emission wavelength of each material is shown.

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。
FIG. 8 is an explanatory diagram of a display screen for the characteristic data of the damping alloy. In this figure, the target quantum statistical value f with respect to the tensile strength of each material is shown.
FIG. 9 is an explanatory diagram of a display screen of characteristic data of infrared transmitting chalcogen glass. In this figure, the target quantum statistical value f with respect to the softening temperature of each material is shown.
FIG. 10 is an explanatory view of a display screen of the characteristic data of the superconductor. In this figure, the target quantum statistical value f with respect to the critical temperature of each material is shown.

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a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求める(S111)。
+a+…+a=f
このとき、成分の配合比x1、、…、xの下限制約値x1,min、上限制約値x1、maxを定めることができる。さらに、配合比の制約値は、α+α+…+α<α(又は、≦α、≧α、>α、=α 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。
A target quantum statistic value f of the component compounding material that is a target is input from the input unit 2 to the processing unit 1 (S107). As the target quantum statistical value f, an operator can appropriately input a value for designing a desired compounding material based on data (including graphs, figures, and numerical values) displayed on the display unit 4. Next, the element identifier showing the component element to mix | blend is input into the process part 1 from the input part 2 (S108). An element name may be input as the element identifier. The processing unit 1 sets a quantum statistical value in accordance with each input element identifier (S109). For example, in step S109, the processing unit 1, quantum statistics a 1, a 2 corresponds to element identifier, ..., elemental data file 53 a n are stored, the quantum statistics accordance input element identifier read out.
In step 109, thermodynamic and quantum thermodynamic data for each element identifier is stored in advance in the element data file 53, and the processing unit 1 stores the data for each component element read from the element data file 53. A quantum statistic may be calculated based on this. Further, the processing unit 1 may set a quantum statistical value according to the input element identifier and store it in a file in an appropriate storage unit 5. Alternatively, in step S109, the processing unit 1 stores the melting point T and heat of fusion for each element identifier in the element data file 53, and calculates the melting point and heat of fusion of the component elements according to the element identifier input from the element data file 53. You may make it read and calculate a quantum statistics value and set a quantum statistics value.
Then, the processing unit 1, the mixing ratio of the element identifier and its components of the formulation ingredients following constraint equation holds x 1, x 2, ..., determine a combination of x n (S111).
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
In this case, the blending ratio of the components x 1, x 2, ..., the lower limit constraint value x 1 of x n, min, it is possible to determine the upper limitation value x 1, max. Furthermore, the constraint value of the mixture ratio is α 1 x 1 + α 2 x 2 +... + Α n x nT (or ≦ α T , ≧ α T ,> α T , = α T, etc.) In addition to functions, it is possible to define a constraint condition for specifying a region with an appropriate function. Moreover, in order to avoid that the combination of mixing ratio is calculated | required very much, you may make it calculate in predetermined | prescribed restrictions, for example, every 1%, and appropriate calculation steps, such as 2%-several% increments. Such constraint conditions may be determined as appropriate from the input unit 2 or may be stored in the storage unit 5 in advance.

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)。
The processing unit 1 stores the combination of the obtained blending ratio for each element identifier of the blending component and the target quantum statistical value f in the calculation result file 54 (S115).
Next, the operator inputs a selection condition for selecting a predetermined combination ratio from the input unit 2 to the processing unit 1 (S117). As the selection condition, for example, an appropriate condition such as a condition for designating which element is to be mixed in a larger or smaller ratio, a limit value / range of the blending ratio, or the like can be specified. Note that a plurality of selection conditions may be specified by a logical expression as necessary. Next, the processing unit 1 refers to the calculation result file 54, selects or rearranges (sorts) the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file 55 as search output data. Or it displays on the display part 4 (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a1、2、…、a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=Q12/(T×1.3807×10−23)=Q12/(kT)=0.724×1023×Q12/T (ただし、Q12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[Q12/(kT)] (ただし、Q12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、又は、QlnT(ただし、T:融点)
・単位モル当りの融解熱Q、又は、QlnT(ただし、T:融点)
等。
FIG. 11 is an explanatory diagram for displaying the search output. In this example, the quantum statistics of each of the elements A1 to A8 and the target quantum statistics f are shown in the upper part, and the blending ratio and reference number are shown in the lower part. In addition, the number of hits for the condition is shown.
In step S107 for inputting the target quantum statistical value f, the processing unit 1 inputs an upper limit and / or a lower limit constraint value (for example, + α and −α or + α and −β) of the target quantum statistical value f. You may further input from the part 2. FIG. At this time, in step S111 for obtaining a combination, the processing unit 1 can select one that falls within the range of the target quantum statistics value in which the upper limit constraint value and / or the lower limit constraint value is set.
Also, quantum statistics a 1, a 2, ..., as the a n, for example, as described above, can be used the following values.
LnW = Q 12 /(T×1.3807×10 −23 ) = Q 12 /(kT)=0.724×10 23 × Q 12 / T (where Q 12 is a unit weight or per mole) Heat of fusion, k is Boltzmann constant, T is melting point),
W = exp [Q 12 / (kT)] (where Q 12 is the heat of fusion per unit weight or mole, k is the Boltzmann constant, and T is the melting point)
- per unit mass of the heat of fusion Q g, or, Q g lnT (However, T: melting point)
- Units per mole heat of fusion Q m, or, Q m lnT (However, T: melting point)
etc.

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。   Furthermore, the element data file 53 does not store the quantum statistics for each element identifier in advance, but stores necessary data for obtaining the quantum statistics such as the melting point T and the heat of fusion for each element identifier. You can also. In this case, the processing unit 1 refers to the element data file 53 and calculates a quantum statistical value for each component element based on data such as the melting point T and the heat of fusion, and calculates the quantum statistical value corresponding to the element identifier. The method may further include a step of further storing. The calculation of the quantum statistics value may be performed by the processing unit 1 in advance in an appropriate process for all or almost all elements, or as necessary when components are selected in step S108. May be.

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b1、2、…、b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x1、、…、x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+…+b=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=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の値である。また、C=a、Si=a、Mn=a、P=a、S=a、Al=a、Cr=a、Fe=a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+Si*x+Mn*x+P*x+S*x+Al*x+Cr*x+Fe*x
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

Figure 0004009670
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+Si*x+Mn*x+P*x+S*x+Al*x+Cr*x+Fe*x
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+15.41*x+6.87*x+5.73 *x+2.31*x+8.26*x+5.21*x+5.97*x
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SiN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SiN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+Zr(7.82)*x
Figure 0004009670
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、1000℃曲げ強度は80〜90Kg/mm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+Zr*x
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+7.82 *x
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、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+Al*x+Mn*x+Fe*x+Zn*x
f=Mg*x+Al*x+Mn*x+Fe*x+Zn*x+Cu*x
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、x、x、x、x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、
Figure 0004009670
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。 FIG. 12 is a flowchart of the second embodiment of the component blending design method for a metal or nonmetal (or semiconductor) material.
The processing unit 1 executes the same processing as in the first embodiment from step S101 to S111.
After step S111, the processing unit 1 performs option calculation (S213). In this case, the element data file 53 further stores, in advance, option data b 1, b 2, ..., B n such as price and specific gravity for each element identifier. The compounding ratio x 1 of the components and elements identifiers determined in step S 111, x 2, ..., based on a combination of x n, processor 1 refers to the element data file 53, formulated options by the following formula Data B is calculated.
b 1 x 1 + b 2 x 2 +... + b n x n = B
The processing unit 1 stores the combination of the obtained blending ratio for each element identifier of the blending component, the target quantum statistical value f, and the blending option data B in the calculation result file 54. Next, the operator inputs a selection condition for selecting a predetermined combination ratio from the input unit 2 to the processing unit 1 (S217).
As the selection condition, for example, a condition for designating which element is to be added or reduced, an appropriate condition such as a limit value / range of the composition ratio, and / or a selection condition including the composition option data B can be designated. . Note that a plurality of selection conditions may be specified by a logical expression as necessary. Next, the processing unit 1 refers to the calculation result file 54, selects or rearranges (sorts) the combination ratio combinations that match the selection conditions including the combination option data B, and stores them in the search output file 55 as search output data. The data is displayed on the storage and / or display unit 4 (S219).
FIG. 13 is an explanatory diagram for displaying the search output. In this example, in addition to the output of FIG. 10, values related to price and specific gravity are displayed as option data.

4). Calculation Example of Material Component Blending Hereinafter, a calculation example of material component blending by the above-described component blending design method / program will be described. Note that the following temperature coefficient, temperature, processing, and the like are merely examples, and are not limited thereto.

(1) Stainless free-cutting steel Nickel and aluminum are interchanged to create a light and austenitic stainless steel with good workability. Specific gravity is 7.64 for conventional nickel and 6.35 for steel. Each chemical component xn (n = 1-8) is shown in weight% below. Chemical components is the value of x n obtained using Super in alloy of FIG. 5, a is the constraint described herein than the target quantum statistics 617.8 indicated free-cutting stainless steel (f value). In addition, element data files such as FIG. 2 are set as C = a 1 , Si = a 2 , Mn = a 3 , P = a 4 , S = a 5 , Al = a 6 , Cr = a 7 , Fe = a 8 . The value related to the quantum statistic stored in is used. That is,
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
The desired x value is selected from a large number of solutions using a calculation software that solves the above. For example
Figure 0004009670
Is an example of a novel stainless free-cutting steel.
The solution heat treatment temperature of this steel is the sum of the melting points of each chemical component multiplied by 1/100 of its weight%. For example, the temperature is 959 ° C. obtained by multiplying it by a temperature coefficient of 0.695. Cold-melt and then cold work after solubilization at ℃ ~ 1050 ℃. After that, for example, air cooling is performed at a temperature of 479 ° C. obtained by multiplying the solution heat treatment temperature of 959 ° C. by a temperature coefficient of 0.5. The specific gravity of the obtained stainless steel is 6.35, which is 16.9% lighter than the specific gravity of 7.64 for conventional stainless steel containing nickel.
In addition, there is an advantage that the exhausted nickel resources can be replaced with abundant aluminum resources.
[Method of calculation]
Constraint equation 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
Substitute the f value of the chemical component from the quantum statistics table for each element,
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
The xn value satisfying f = 617.8 is calculated using general-purpose calculation software for solving the multi-dimensional linear equation. Choose from a number of solutions that meet your manufacturing goals. The above example is one of them.

(2) Heat-resistant material Instead of Si 4 N 3 , which is lightweight but complicated in manufacturing technology, a heat-resistant material that can be manufactured by a melting method is expected. Therefore, a Si-Zr-based material is expected as a heat-resistant material having a bending strength comparable to that of Si 4 N 3 . Of the cermets in FIG. 5, f = 1197.1 is appropriate when searching for the f value of a Si—Zr-based material close to the quantum statistical value f value of silicon nitride. Therefore, in order to obtain the compounding ratio of Si and Zr, the f value of Si and Zr is substituted into the constraint equation described in the specification from the quantum statistics table for each element, and the weight% of Si and Zr that is more suitable is calculated. Choose from a large number of solutions.
The following is an example of the calculated chemical component weight%.
f = Si (15.41) * x 1 + Zr (7.82) * x 2
Figure 0004009670
The solution heat treatment temperature of this material is rapidly cooled at 1050 ° C. to 1190 ° C., for example, based on 1119 ° C. obtained by the method described in (1). Subsequent aging treatment conditions are, for example, air cooling at 777 ° C. obtained by multiplying 1119 ° C. by a temperature coefficient of 0.695. The expected indoor bending strength obtained in this way can be expected to be 90-100 kg / mm 2 , and the 1000 ° C. bending strength can be expected to be 80-90 kg / mm 2 . The specific gravity of this heat-resistant material is 3.37, and the specific gravity of silicon nitride is 0.0029. Therefore, the unit volume weight is overwhelmingly large.
[Method of calculation]
Constraint equation f = Si * x 1 + Zr * x 2
Substitute the f values of Si and Zr from the quantum statistics table for each element,
f = 15.41 * x 1 +7.82 * x 2
Further, the x value of each chemical component satisfying f = 1197.1 is obtained. In addition, if you set the f value of a heat-resistant material that varies depending on the purpose of use, such as high-temperature incinerator materials and acid-resistant heat-resistant materials, and consists of many chemical components, you can calculate It is possible to design the composition of heat resistant materials.

(3) Damping Alloy FIG. 8 is a relationship diagram between the material design f value and the tensile strength of the damping alloy. The sonostone indicated by the number 6 is the only damping alloy currently in use with a tensile strength of 50-60 kg / mm 2 (for example, used for submarine screw materials). To design a damping alloy with a higher tensile strength using this figure, extrapolation of the curve, f-value constraint equation with a tensile strength of 100 kg / mm 2 and a quantum statistic of 662 ± 30 It is one of the best methods to formulate an arbitrary chemical component having a large damping coefficient.
For example, Mg, Al, Mn, Fe, Zn, Cu are selected as chemical components having a large damping coefficient,
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
By solving the equation, a material having the performance closest to the target can be designed. For that purpose, f = 662 ± 30, Mg = 7.11, Al = 8.26, Mn = 6.87, Fe = 5.97, Zn = 6.97 and Cu = 6. It is best to substitute 94 in the above equation and obtain the component blend ratios x 1 , x 2 , x 3 , x 4 , x 5 with the calculation software in the component blend design method program / method of the present embodiment.
As a result of such calculation, there are 1493 kinds of alloys with 1% increments of chemical composition satisfying the f value in the former and 7562 in the latter. From these, if x is selected that is easy to manufacture, low in price, and that satisfies the specified vibration control conditions,
Figure 0004009670
and so on. The former is a ferromagnetic alloy produced by water cooling at a solution heat treatment temperature of 900 ° C. to 1000 ° C. for 2 hours, and the latter is a twin type alloy produced by water cooling at 600 ° C. to 700 ° C. for 2 hours. The expected specific gravity is 6.37 and 3.11.
Damping alloys that are expected to be used in the future with the catchphrase of “free from maintenance” and “quiet materials” are considered to be used in both civilian and military situations in combination with polymer materials and ceramic materials.

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相当)
・Si54,7%(重量)+Zr45.3%(重量)で、予想室内曲げ強度90〜100kg/mm
、1000℃曲げ強度80〜90kg/mm、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)+AgO 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、Ag2十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:V27.17%(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。
5). Example of component composition of material An example of champion data of a material calculated according to the present invention and expected to have high performance is as follows.
(L) Cermet (equivalent to Si 4 N 3 )
-Si 54,7% (weight) + Zr 45.3% (weight), expected indoor bending strength 90-100 kg / mm 2
, 1000 ° C. bending strength 80-90 kg / mm 2 , thermal shock temperature difference 600-700 ° C., thermal expansion 7 × 10 −6 / ° C.
(2) High-temperature superconductor / oxide system: LaO 28.7% (weight) + BaO 28.3% (weight) + Ag 2 O 43.0% (weight), expected supercritical temperature 100K to 200K
· Oxide: LaO 35.88% (wt) + BaO 35.42% (wt) + AgO 28.70% (weight), the expected supercritical temperature 100K~300K, however, since Ag 2 tens are unstable Care must be taken in adjusting the oxygen partial pressure during sintering.
Glass system: V 2 O 5 27.17% (weight) + LaO 17.94% (weight) + BaO 40.54% (weight) + AgO 14.35% (weight) is a glass superconductor, expected supercritical temperature About 50K.
-Amalgam system: A few pure elements with positive atomic magnetic susceptibility are added to Hg to amalgam.

(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)+Si 1.00%(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)
(3) Stainless steel free-cutting steel / austenite SUS303 equivalent C 0.15% (weight) + Si 1.00% (weight) + Mn 2.00% (weight) + P 0.2% (weight)
+ S 0.15% (weight) + Al 9.5% (weight) + Cr 18.0% (weight) + Fe 69.0% (weight)
・ Ferrite SUS430F equivalent C 0. l% (heavy children) + Si l. 0% (weight) + Mn l. 2% (weight) + P 0.06% (weight) + S 0.15% (weight) + Al 1.12% (weight) + Cr 17.0% (weight) + Fe 79.37% (weight)
Martensitic SUS416 equivalent C 0.1% (weight) + Si l. 0% (weight) + Mn 1.2% (weight) + P 0.06% (weight) + S 0.15% (weight) + Al 1.15% (weight) + Cr 13.0% (weight) + Fe 83.34% (weight)

(4)発光素子材料(緑〜青)
・Zn OS1.6〜2.0
(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。
(4) Light emitting element material (green to blue)
・ Zn OS 1.6-2.0
(5) Light-receiving element material, short wavelength region system: Ga-Tl-NP-As system, long wavelength region system: In-Tl-As-Sb-Bi system, etc. Design becomes possible.
(6) Damping alloy / magnetic type: Based on 40Fe-30Mn-20A1-10Zn system, Ti, Cu, Cr, Mo, etc. are added to confirm the damping property. The heat treatment of the basic system is held at 800 ° C. for 2 hours and then water-cooled, and further held at 400 ° C. for 2 hours and then water-cooled.
Twin / magnetic composite type: Based on ferrosilicon and ferromanganese, Cu, Zn, etc. are added to check the vibration damping properties. The heat treatment of the basic system is water cooling after holding at 750 ° C. for 2 hours, and further water cooling after holding at 300 ° C. for 1 hour.

(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
Fe14NdB=72.3atm%Fe+26.7atm%Nd+1.0atm%B
=72.8×5.97+26.7×3.98+1.0×6.25
=544.147
SmCo =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。
(7) Effective use of ferrous and non-ferrous metal wastes by alloying ・ Design and manufacture construction materials and materials for construction using iron-aluminum construction waste.
・ Design and manufacture special alloys and high-performance metal materials using ferrous and non-ferrous metal wastes.
・ Design and manufacture magnetic alloys, free-cutting steels, stainless steels, etc., using low alloy and high alloy steel waste.
・ Manufacturing special-purpose materials such as high melting point materials, non-metallic wear-resistant materials, high-hardness materials, and electromagnetic materials using waste such as glass and ceramics.
(Reference) In the case of a hard magnet that is said to exhibit the highest BHmax, Fe 14 Nd 2 B = 72.3 atm% Fe + 26.7 atm% Nd + 1.0 atm% B
= 72.8 × 5.97 + 26.7 × 3.98 + 1.0 × 6.25
= 544.147
SmCo 5 = 33.9 atm% Sm + 66.1 atm% C
= 33.9 × 5.84 + 66.1 × 6.23
= 609.779
Both of the above values are well approximated to the maximum value 614 (BHmax is in the cast magnet region) by extrapolation. If a higher BHmax is required, adjust the component to meet the maximum value 614 (decrease Fe for Fe-Nd-B system, increase Nd, B, increase Co for Sm-Co system). , Sm is reduced).

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。
5). Additional Notes The component blending design method or component blending design apparatus / system of the present invention includes a component blending design program for causing a computer to execute each procedure, a computer-readable recording medium recording the component blending design program, and a component blending design program. Can be provided by a program product that can be loaded into an internal memory of a computer, a computer such as a server that includes the program, and the like.

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。
The component blending design of the present invention can be applied to a component blending process using a plurality of component elements regardless of the state of metal and nonmetal. In addition, the present invention enables industrially effective and sufficient physical and chemical performance materials to be freely designed and manufactured using any given component element, and in particular, steel materials and non-ferrous metal materials. -It can be applied to the field of manufacturing inorganic materials and organic materials. Furthermore, we will create a new type of industry that manufactures new industrial materials and construction materials, etc., from the viewpoint of environmental conservation and resource utilization, using various industrial wastes such as metals and non-metals as raw materials. be able to.

本実施の形態に関するハードウェアの構成図。The hardware block diagram regarding this Embodiment. 元素データファイルの説明図。Explanatory drawing of an element data file. 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。The flowchart of 1st Embodiment of the component mixing | blending design method of a metal or a nonmetallic (or semiconductor) material. テーマ表示画面の説明図。Explanatory drawing of a theme display screen. 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。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of metal, nonmetal, and semiconductor materials in general. 受光素子(可視光全域)の特性データの表示画面の説明図。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of a light receiving element (entire visible light range). 発光素子の特性データの表示画面の説明図。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of a light emitting element. 制振合金の特性データの表示画面の説明図。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of a damping alloy. 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。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of infrared transmission chalcogen glass. 超伝導体の特性データの表示画面の説明図。Explanatory drawing of the display screen of the characteristic data of a superconductor. 検索出力の表示についての説明図。Explanatory drawing about the display of search output. 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。The flowchart of 2nd Embodiment of the component mixing | blending design method of a metal or a nonmetallic (or semiconductor) material. 検索出力の表示についての説明図。Explanatory drawing about the display of search output.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing part 2 Input part 3 Output part 4 Display part 5 Storage part 51 Theme file 52 Characteristic data file 53 Element data file 54 Calculation result file 55 Search output file

Claims (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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子に対応して、融解熱に関する値である量子統計値が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い量子統計値を読み出すことにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, corresponding to the element identifier, which is a value related to the heat of fusion from the quantum statistics stored element data file, by reading the quantum statistics follow each element identifier entered, each element input quantum statistic identifier a 1, a 2, ..., and setting a a n,
Processing unit, the following constraint equation, the compounding ratio x 1 component represented by each element identifier, x 2, ..., determining a combination of x n,
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
Ingredient blending design method.
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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子毎の融解熱及び融点が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い成分元素毎の融解熱及び融点を読み出して量子統計値を計算することにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, the element data file heat of fusion and melting point are stored for each element identifier, by calculating the quantum statistics reads the heat of fusion and melting points of each component element follow each element identifier is input, the input quantum statistics a 1, a 2 of each element identifier, ..., and setting a a n,
The processing unit obtains a combination of the compounding ratios x 1, x 2 ,..., X n of the components represented by the respective element identifiers according to the following constraint equation:
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
Ingredient blending design method.
量子統計値は、0.724×1023×Q12/T(ただし、Q12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。 The component statistical design according to claim 1 or 2, wherein the quantum statistical value is 0.724 × 10 23 × Q 12 / T (where Q 12 is unit mass or heat of fusion per mole). Method. 量子統計値は、Q12/(kT)又はexp[Q12/(kT)] (ただし、Q12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。 The quantum statistics value is Q 12 / (kT) or exp [Q 12 / (kT)] (where Q 12 is the heat of fusion per unit mass or mole, k is the Boltzmann constant, and T is the melting point) The component blending design method according to claim 1 or 2, characterized in that: 量子統計値は、単位質量当りの融解熱Q、又は、QlnT(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。 Quantum statistics, heat of fusion Q g per unit mass, or, Q g lnT (However, T: melting point) component mix design method according to claim 1 or 2, characterized in that a. 量子統計値は、単位モル当りの融解熱Q、又は、QlnT(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。 3. The component blending design method according to claim 1, wherein the quantum statistical value is a heat of fusion Q m per unit mole or Q m lnT (where T is a melting point). 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。   In the step of setting the quantum statistics value, the processing unit receives the quantum statistics value according to the input element identifier from the element data file storing the thermodynamic data and / or quantum thermodynamic data corresponding to the element identifier. The component blending design method according to claim 1, wherein: 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。   The processing unit refers to the element data file in which the melting point T and the heat of fusion for each element identifier are stored, calculates a quantum statistical value for each component element based on the melting point T and the heat of fusion, and generates a quantum corresponding to the element identifier. The component blending design method according to claim 1, further comprising a step of storing the statistical value in an elemental data file. 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x1、、…、x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8のいずれかに記載の成分配合設計方法。 9. The processing unit according to claim 1, wherein in the step of setting the quantum statistics value, the processing unit further defines a constraint condition of a blend ratio x 1, x 2 ,..., X n of each component. Ingredient formulation design method. 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9のいずれかに記載の成分配合設計方法。
In the step of inputting the target quantum statistical value f, the processing unit further inputs an upper limit and / or a lower limit constraint value of the target quantum statistical value f from the input unit,
10. The step of obtaining the combination, wherein the processing unit selects one that falls within a range of a target quantum statistical value in which an upper limit constraint value and / or a lower limit constraint value is set. Ingredient formulation design method.
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b1、2、…、b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+…+b=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10のいずれかに記載の成分配合設計方法。
The element data file further stores optional data b 1, b 2, ..., B n such as price and specific gravity for each element identifier,
The processing unit further includes a step of referring to the element data file and calculating the blending option data B according to the following formula according to the blending ratio for each element identifier of the blending component obtained:
b 1 x 1 + b 2 x 2 +... + b n x n = B
In the step of storing in the calculation result file, the processing unit further stores the combination option data B in the calculation result file corresponding to the combination of the combination ratios,
In the step of inputting the selection condition, the processing unit selects or rearranges a desired combination ratio combination using the selection condition including the combination option data B,
Further, in the step of storing in the search output file and / or displaying on the display unit, the processing unit stores data matching the selection condition including the combination option data B in the search output file and / or on the display unit in the display unit. The component blending design method according to any one of claims 1 to 10, characterized by displaying.
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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子に対応して、融解熱に関する値である量子統計値が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い量子統計値を読み出すことにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, corresponding to the element identifier, which is a value related to the heat of fusion from the quantum statistics stored element data file, by reading the quantum statistics follow each element identifier entered, each element input quantum statistic identifier a 1, a 2, ..., and setting a a n,
Processing unit, the following constraint equation, the compounding ratio x 1 component represented by each element identifier, x 2, ..., determining a combination of x n,
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
Is a component formulation design program for causing a computer to execute.
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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子に対応して、融解熱に関する値である量子統計値が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い量子統計値を読み出すことにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, corresponding to the element identifier, which is a value related to the heat of fusion from the quantum statistics stored element data file, by reading the quantum statistics follow each element identifier entered, each element input quantum statistic identifier a 1, a 2, ..., and setting a a n,
Processing unit, the following constraint equation, the compounding ratio x 1 component represented by each element identifier, x 2, ..., determining a combination of x n,
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
A computer-readable recording medium on which a component blending design program for causing a computer to execute is stored.
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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子毎の融解熱及び融点が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い成分元素毎の融解熱及び融点を読み出して量子統計値を計算することにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
The processing unit refers to the theme file storing the theme of the component blending design of the metal or non-metallic material, and displays a list of themes to be designed on the display unit,
The processing unit inputs a theme identifier representing a theme selected from the theme list by the input unit;
The processing unit stores the characteristic data stored in the material characteristic data corresponding to the theme identifier, which represents a target quantum statistical value that is a value relating to the heat of fusion of the metal or non-metallic material with respect to each material or each material characteristic. Referring to the data file, reading the material property data according to the selected theme identifier and displaying it on the display unit;
Processing unit, an input unit, inputting a Ryoko Shimegi statistics f metallic or non-metallic material of ingredients to be targeted,
The processing unit inputs an element identifier representing a component element to be blended from the input unit;
Processing unit, the element data file heat of fusion and melting point are stored for each element identifier, by calculating the quantum statistics reads the heat of fusion and melting points of each component element follow each element identifier is input, the input quantum statistics a 1, a 2 of each element identifier, ..., and setting a a n,
Processing unit, the following constraint equation, the compounding ratio x 1 component represented by each element identifier, x 2, ..., determining a combination of x n,
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
The processing unit inputs a blending ratio selection condition for selecting a predetermined blending ratio combination from the input unit;
The processing unit refers to the calculation result file, selects or rearranges the combination ratios that match the input selection conditions, and stores them in the search output file and / or displays them on the display unit;
Is a component formulation design program for causing a computer to execute.
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、各材料又は各材料の特性に対して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を表した、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、元素識別子毎の融解熱及び融点が記憶された元素データファイルから、入力された各元素識別子に従い成分元素毎の融解熱及び融点を読み出して量子統計値を計算することにより、入力された各元素識別子の量子統計値a1、2、…、a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x1、、…、xの組み合わせを求めるステップと、
+a+…+a=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配合比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。
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Processing unit, the element data file heat of fusion and melting point are stored for each element identifier, by calculating the quantum statistics reads the heat of fusion and melting points of each component element follow each element identifier is input, the input quantum statistics a 1, a 2 of each element identifier, ..., and setting a a n,
The processing unit obtains a combination of the compounding ratios x 1, x 2 ,..., X n of the components represented by the respective element identifiers according to the following constraint equation:
a 1 x 1 + a 2 x 2 +... + a n x n = f
The processing unit stores the combination of the compounding ratio for each element identifier of the obtained compounding component and the target quantum statistical value f in the calculation result file;
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