コラム:マテリアルデザイン
材料・工学技術部 材料技術第2課 瀬川 正仁
[2021/06/24]
CTCでは材料設計やプロセス予測ソリューションを保有し、特に合金の組織計算では、材料開発に欠かせない熱力学計算ソフトウェアThermo-Calcを中心とした解析のご相談をお受けしています。Thermo-Calcは熱力学平衡計算を主としたツールですが、アドオンモジュールにより合金の製造プロセスに着目した種々の事象を予測するツールとしても発展しています。ここでは、合金開発を効率化する材料特性予測について紹介いたします。
Thermo-Calcは、各種合金の熱力学的な特性、平衡状態を算出することが可能であり、任意の元素の割合と温度の条件のもとで、液体となるのか固体となるのか、あるいは固体のどのような相となりどのぐらいの元素を含むのかといったような結果を得ることができます。このような情報より、実験の試行回数の削減や材料設計の指針を得ることができます。
最近では、鉄鋼向けプロパティモデルや冶金プロセスモジュールといったアドオンモジュールにより、合金の製造プロセスに着目した種々の事象を予測するツールとして発展しています。
例えば、
さらに、析出粒成長計算モジュールTC-PRISMAとThermo-Calcの降伏応力計算モデルを組み合わせた計算により、固溶強化、粒界強化、析出強化を考慮した降伏応力を算出することが可能となりました。そのほか、液相の粘性・表面張力、各相の熱伝導・電気伝導や凝固割れの生じにくさを評価するためのクラック感受性係数など多岐にわたる情報を得ることができます。また、先のベイズ最適化の探索事例のように外部の機械学習ライブラリと連携するように拡張することも可能としています。このように熱力学特性評価の充実とともにプロセス設計の指針に役立つツールとして開発が進められています。
CTCでは上記のような事例やソリューションをご提供し、導入検討時だけでなく導入後もサポートを行い、お客様の材料開発にお役に立てるよう取り組んでいます。
Thermo-Calc事例紹介ページ:
https://www.engineering-eye.com/THERMOCALC/case/index.html
熱力学計算ソフトウェア Thermo-Calc
https://www.engineering-eye.com/THERMOCALC/
合金組織計算ソフトウェア MICRESS
https://www.engineering-eye.com/MICRESS/