材料设计装置、材料设计方法和材料设计程序制造方法及图纸

提供一种能够在短时间导出满足期望材料特性的设计条件的最优解的材料设计装置。一种材料设计装置(1)，具备：对设计对象材料的设计条件的指定范围进行设定的设计条件设定部(11)；在由设计条件设定部(11)设定的指定范围内生成多个综合预测点的综合预测点生成部(12)；存储数据集的设计条件

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】材料设计装置、材料设计方法和材料设计程序


[0001]本专利技术涉及材料设计装置、材料设计方法和材料设计程序(材料设计程序产品)。

技术介绍

[0002]以往，在对由多种组成构成的材料或通过多种制造条件的组合制造的材料进行设计时，通过基于材料开发者的经验一边调整材料组成和制造条件一边反复调试，由此求出能够实现预期材料特性的最优解。
[0003]但是，基于材料开发者经验的调试，大多需要反复调试直到得到最佳设计为止，需要很多时间和工夫。另外，材料开发者大多是在过去进行过的设计条件的附近局部地进行条件探索，不适合大范围的最佳设计条件的探索。
[0004]因此，例如专利文献1中提出了一种材料设计支援系统，其在材料设计者指定预期的材料功能时，提示满足该指定条件的候选材料。专利文献1的系统中，作为用于导出满足预期材料功能(特性)的材料的设计条件、实施所谓逆问题解析的工具，可以利用神经网络等机器学习系统，由此可以使候选材料的预测高效化。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献1：日本特开2003r/>‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种材料设计装置，用于对设计对象材料进行设计，所述设计对象材料包含由多种组成构成的材料或通过多种制造条件的组合制造的材料，所述材料设计装置具备：学习完毕模型，其通过机器学习来取得包含所述设计对象材料的设计条件的输入信息与包含材料特性值的输出信息的对应关系；设计条件设定部，其对所述设计对象材料的设计条件的指定范围进行设定；综合预测点生成部，其在由所述设计条件设定部设定的指定范围内生成多个综合预测点；设计条件
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材料特性表，其对数据集进行存储，所述数据集是通过将由所述综合预测点生成部生成的综合预测点输入到所述学习完毕模型而算出的材料特性值与所述综合预测点的各点相关联而得到的；要求特性设定部，其对所述设计对象材料的要求特性的指定范围进行设定；以及设计条件提取部，其从所述设计条件
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材料特性表中提取满足由所述要求特性设定部设定的要求特性的数据集。2.根据权利要求1所述的材料设计装置，具备设计条件调整部，所述设计条件调整部对由所述设计条件提取部提取的数据集的设计条件的范围进行调整，所述设计条件提取部从提取出的所述数据集中进一步锁定满足由所述设计条件调整部调整后的设计条件的数据集。3.根据权利要求2所述的材料设计装置，具备信息显示部，所述信息显示部显示与由所述设计条件提取部提取出的数据集相关的要求特性和设计条件的范围，所述设计条件调整部根据对显示在所述信息显示部的设计条件的范围进行变更的用户操作来调整设计条件的范围。4.根据权利要求1～3中任一项所述的材料设计装置，所述要求特性包含多种特性，所述设计条件提取部提取同时满足所述多种要求特性的数据集。5.根据权利要求4所述的材料设计装置，所述设计对象材料是无机材料。6.根据权利要求5所述的材料设计装置，所述设计对象材料为合金系材料。7.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铝合金形变材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn、Ti、V、Pb、Sn、Bi、B、P、Zr、Sr中的至少一部分，作为所述制造条件，包含坯料铸造时的熔液温度、铸造速度、冷却水量、均匀化温度、均匀化时间、均匀化后的冷却速度、热加工时的坯料加热温度、加工速度、加工刚结束后的冷却速度、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、热加工温度、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、疲劳
特性中的至少一部分。8.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铝合金铸造材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn、Ti、V、Pb、Sn、Bi、B、P、Zr、Sr中的至少一部分，作为所述制造条件，包含浇铸时的熔液温度、固溶温度、固溶时间、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、疲劳特性中的至少一部分。9.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铁合金形变材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含C、B、N、Si、P、S、Mn、Al、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、W中的至少一部分，作为所述制造条件，包含坯料铸造时的熔液温度、铸造速度、冷却水量、热加工时的坯料加热温度、热加工时的坯料加热时间、加工速度、压下率、热加工温度、加工刚结束后的冷却速度、自然时效时间、热处理温度、热处理时间、热处理的冷却速度中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、奥氏体晶粒度、铁素体晶粒度、冲击特性、疲劳特性、SCC特性、SSC特性中的至少一部分。10.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铸铁材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含C、B、N、Si、P、S、Mn、Al、Ti、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zr、Nb、Mo、W、Ca、Mg、Ce中的至少一部分，作为所述制造条件，包含浇铸时的熔液温度、浇铸速度、凝固速度、凝固后的冷却速度、热处理温度、热处理时间、热处理的冷却速度中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、冲击特性、疲劳特性中的至少一部分。11.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铜合金形变材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Zn、Pb、Bi、Sn、Fe、P、Al、Hg、Ni、Mn、Se、Te、O、S、Zr、Be、Co、Ti、As中的至少一部分，作为所述制造条件，包含坯料铸造时的熔液温度、铸造速度、冷却水量、均匀化温度、均匀化时间、均匀化后的冷却速度、热加工时的坯料加热温度、加工速度、加工刚结束后的冷却速度、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、热加工温度、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、导电率、热传导率、杨氏模量、线膨胀系数中的至少一部分。12.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是铜合金铸造材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，
作为所述材料组成，包含Zn、Pb、Bi、Sn、Fe、P、Al、Hg、Ni、Mn、Se、Te、O、S、Zr、Be、Co、Ti、As中的至少一部分，作为所述制造条件，包含浇铸时的熔液温度、固溶温度、固溶时间、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、导电率、热传导率、杨氏模量、线膨胀系数中的至少一部分。13.根据权利要求6所述的材料设计装置，所述设计对象材料是钛合金，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Al、Sn、V、Mo、Zr、Pd、Si、Cr、Ru、Ta、Co、Ni中的至少一部分，作为所述制造条件，包含浇铸时的熔液温度、固溶温度、固溶时间、人工时效温度、人工时效时间、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、疲劳特性中的至少一部分。14.一种材料设计方法，用于对设计对象材料进行设计，所述设计对象材料包含由多种组成构成的材料或通过多种制造条件的组合制造的材料，所述材料设计方法包括：模型制作步骤，由该步骤制作学习完毕模型，所述学习完毕模型通过机器学习来取得包含所述设计对象材料的设计条件的输入信息与包含材料特性值的输出信息的对应关系；设计条件设定步骤，由该步骤对所述设计对象材料的设计条件的指定范围进行设定；综合预测点生成步骤，由该步骤在由所述设计条件设定步骤设定的指定范围内生成多个综合预测点；数据集制作步骤，由该步骤将数据集存储到设计条件
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材料特性表中，所述数据集是通过将由所述综合预测点生成步骤生成的综合预测点输入到所述学习完毕模型而算出的材料特性值与所述综合预测点的各点相关联而得到的；要求特性设定步骤，由该步骤对所述设计对象材料的要求特性的指定范围进行设定；以及设计条件提取步骤，由该步骤从所述设计条件
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材料特性表中提取满足由所述要求特性设定步骤设定的要求特性的数据集。15.根据权利要求14所述的材料设计方法，包括：设计条件调整步骤，由该步骤对由所述设计条件提取步骤提取的数据集的设计条件的范围进行调整；以及锁定步骤，由该步骤从满足所述要求特性的数据集中进一步锁定为满足由所述设计条件调整步骤调整后的设计条件的数据集群。16.根据权利要求14或15所述的材料设计方法，所述设计对象材料是铝合金形变材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn、Ti、V、Pb、Sn、Bi、B、P、Zr、Sr中的至少一部分，作为所述制造条件，包含坯料铸造时的熔液温度、铸造速度、冷却水量、均匀化温度、均匀化时间、均匀化后的冷却速度、热加工时的坯料加热温度、加工速度、加工刚结束后的冷却速度、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、热加工温度、退火温度、退火
时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、疲劳特性中的至少一部分。17.根据权利要求14或15所述的材料设计方法，所述设计对象材料是铝合金铸造材料，所述设计条件包含材料组成和制造条件，作为所述材料组成，包含Si、Fe、Cu、Mn、Mg、Cr、Ni、Zn、Ti、V、Pb、Sn、Bi、B、P、Zr、Sr中的至少一部分，作为所述制造条件，包含浇铸时的熔液温度、固溶温度、固溶时间、自然时效时间、人工时效温度、人工时效时间、退火温度、退火时间中的至少一部分，所述材料特性值包含0.2％屈服强度、抗拉强度、伸长率、杨氏模量、线膨胀系数、疲劳特性中的至少一部分。18.根据权利要求14或15所述的材料设计方法，所述设计对象材料是铁合金形变材料，所述设计条件包...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥野克树，南拓也，竹本真平，武田领子，奥野好成，北野正道，
申请(专利权)人：昭和电工株式会社，
类型：发明
国别省市：