マテリアルズインフォマティックスによるアルミニウム合金特性の予測分析
2020年8月3日
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
配信元:国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Science and Technology of Advanced Materials誌 プレスリリース
配信元:国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)・〒305-0047 茨城県つくば市千現1-2-1
Date: Tsukuba, Japan 3 August 2020
マテリアルズインフォマティックスによるアルミニウム合金特性の予測分析
(Tsukuba 3 August 2020) 機械学習で、所望の機械特性を持つアルミニウム合金を得るための合金組成、熱処理プロセスの組み合わせを予測
論文情報
タイトル:Materials informatics approach to understand aluminum alloys
著者:Ryo Tamura*, Makoto Watanabe, Hiroaki Mamiya, Kota Washio, Masao Yano, Katsunori Danno, Akira Kato and Tetsuya Shoji
* International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science, Tsukuba 305-0044, Japan (E-mail: TAMURA.Ryo@nims.go.jp)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 21 (2020) p. 540
最終版公開日:2020年7月29日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2020.1791676(オープンアクセス)
マテリアルズインフォマティクス手法で、アルミニウム合金の熱処理および合金組成と、機械特性との間の相関関係を抽出し、得られた相関関係をもとに目的とする特性を得るための因子を導き出す。
アルミニウムは軽量、高熱伝導度、易加工性といった特徴があるが、柔らかいために傷がつき易く、強度も鉄に比べると劣るという弱点がある。マグネシウム、マンガン、シリコン、亜鉛、銅などを加えて合金とし、アルミニウムの特性を活かしつつ強度を高めたアルミニウム合金が軽量、省エネ材料として広範に使用されている。合金組成、製造プロセスの組み合わせが合金の用途に合わせた特性を決めている。例えば、アルミニウム合金5000シリーズはアルミニウムにマグネシウムおよびいくつかの他元素を加えた合金で、強度、耐食性、溶接性が向上し、船舶、車両、化学プラントなどに使用される。6000シリーズはマグネシウムとシリコンを加えた合金で、強度、耐食性に優れ構造材に使われるが、溶接には弱いため、機械的接合が必要である。7000シリーズは亜鉛とマグネシウム、銅を加えていて、熱処理により、高い強度を得ることができ、航空機、スポーツ用部材、自転車フレームなどに用いられる。
目的とする特性を持つ合金を作成するための最適な合金組成と製造プロセスの組み合わせを実験的に決めることは多大の時間と費用を要し、容易でない。既存のデータベースを用い、材料の特性を予測するように機械学習モデルを訓練し、熱処理および合金組成に対する機械特性との間の相関関係を抽出することができれば、新しい合金の開発を進展させることができる。
Science and Technology of Advanced Materialsに、日本、物材機構、田村亮らと、トヨタ自動車、鷲尾宏太らとが共著発表した本論文 Materials informatics approach to understand aluminum alloys において、著者らは、アルミニウム合金5000, 6000, 7000系を取り上げ、アルミニウム合金のデータベースから相関関係を抽出するためのマテリアルズインフォマティクス手法の開発を報告している。
このマテリアルズインフォマティクス手法では、機械学習モデルと統計的手法「マルコフ連鎖モンテカルロ法」が採用されている。この手法では、十分なデータ量が与えられると、学習により、合金の機械特性と、合金組成および製造過程における熱処理プロセスの間の相関関係を理解し、所望の機械特性を持つ新しい合金を製造するのに必要な要件を予測する。また、異なる変数の間の相関関係を視覚的に把握することを可能にしている。その際、データベースのみがあればよく、専門家の知識などは必要としない。この手法の予測は、学習に利用する入力データセットの量が増せば、信頼性が高まる。
論文では5000, 6000, 7000系に対してこのマテリアルズインフォマティクス手法を適用し、例えば、高耐力,高応力,高伸長を示す5000系アルミニウム合金はマンガンおよびマグネシウム量を増やし、相対的にアルミニウム量を減らすことで作成できると予想されている。
合金を含め、新しい材料を開発するのにこのようなマテリアルズインフォマティクス手法は有効で、産業界からの要求にも答え得るものである、と著者らは述べている。
【画像:https://kyodonewsprwire.jp/img/202008032736-O1-fg41yBJp】
図の説明:アルミニウム合金は軽量、省エネ材料であり、溶接可能な構造材料から、自転車のフレームなど広範に用いられている。©Jozef Polc/123RF
論文情報
タイトル:Materials informatics approach to understand aluminum alloys
著者:Ryo Tamura*, Makoto Watanabe, Hiroaki Mamiya, Kota Washio, Masao Yano, Katsunori Danno, Akira Kato and Tetsuya Shoji
* International Center for Materials Nanoarchitectonics, National Institute for Materials Science, Tsukuba 305-0044, Japan (E-mail: TAMURA.Ryo@nims.go.jp)
引用:Science and Technology of Advanced Materials Vol. 21 (2020) p. 540
最終版公開日:2020年7月29日
本誌リンクhttps://doi.org/10.1080/14686996.2020.1791676(オープンアクセス)
Science and Technology of Advanced Materials誌は、国立研究開発法人 物質・材料研究機構(NIMS)とEmpaが支援するオープンアクセスジャーナルです。
企画に関する問い合わせ: stam-info@ml.nims.go.jp
東国原英夫氏、出直し斎藤元彦知事に「本質理解してない。筋として、正当性どうなの?」ツッコミ
イスラエル首相「ヒズボラの弱体化を続ける」 国連一般討論演説
架空の高級外車転売事業で出資金詐取 詐欺容疑で35歳を逮捕
10キロ減量話題のテレ朝30歳女子アナ「夏休み」リバウンド増を実数報告「調子乗って(焦)」
「高野砂丘」 県天然記念物指定を町辞退 町民ら撤回求め請願 埼玉
マンCのMFロドリ今季絶望 右膝前十字靱帯と半月板の手術を受けたとグアルディオラ監督明かす
低迷ウェストハムのロペテギ監督、サポーターにシーズン終了まで自分への判断を保留するよう伝える
テイラー・スウィフトさんの好感度低下 米共和党支持層が離れる
本日決定!世界一おいしいコーヒーゼリーまつり2024 東京農業大学世田谷キャンパス内のサザコーヒーにて開催
田原総一朗氏「朝生」地上波ラスト放送に「テレビ面白くした人」「BSなら見る人減る」X反応様々
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
ダンプ松本(61)の現在が色々と崩壊、衝撃的なブログ内容も
四千頭身、テレビから消えた理由を明かすも批判殺到「人のせいにするな」
二階堂ふみが結婚!?お相手が衝撃的過ぎてネット民「マジか・・・」
東国原英夫氏、総選挙「下手すると支持率70%になる」人物を実名告白
「愛が生まれた日」藤谷美和子(56)の現在がヤバい!?徘徊生活を送っていた過去も明らかに。
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
【ネタバレ?】史実で見るキングダムの今後の展開まとめ〜中華統一までの全体像
兵庫・斎藤知事「正直ずっと苦しかった」 進退は「だいぶ固まった」
松本人志飲み会参加セクシー女優、さらなる誹謗中傷メッセージ公開「私は強くない…もう無理」
柏原崇(45)現在を調べてみた結果、相変わらずかっこよすぎた!
ガーシーが綾野剛のLINE公開でネット騒然「ショック」「すごいエンタメ」
玉置浩二の妻、青田典子(53)の現在がとんでもない事になっていると話題に
「愛が生まれた日」藤谷美和子(56)の現在がヤバい!?徘徊生活を送っていた過去も明らかに。
四千頭身、テレビから消えた理由を明かすも批判殺到「人のせいにするな」
ヒロシ&キーボーの山田喜代子容疑者 万引きで逮捕
多部未華子(30)結婚の裏事情あまりにも恐ろしすぎると話題に!
【ネタバレ?】史実で見るキングダムの今後の展開まとめ〜中華統一までの全体像
二階堂ふみが結婚!?お相手が衝撃的過ぎてネット民「マジか・・・」
ダンプ松本(61)の現在が色々と崩壊、衝撃的なブログ内容も
東国原英夫氏、出直し斎藤元彦知事に「本質理解してない。筋として、正当性どうなの?」ツッコミ
イスラエル首相「ヒズボラの弱体化を続ける」 国連一般討論演説
架空の高級外車転売事業で出資金詐取 詐欺容疑で35歳を逮捕
10キロ減量話題のテレ朝30歳女子アナ「夏休み」リバウンド増を実数報告「調子乗って(焦)」
「高野砂丘」 県天然記念物指定を町辞退 町民ら撤回求め請願 埼玉
マンCのMFロドリ今季絶望 右膝前十字靱帯と半月板の手術を受けたとグアルディオラ監督明かす
低迷ウェストハムのロペテギ監督、サポーターにシーズン終了まで自分への判断を保留するよう伝える
本日決定!世界一おいしいコーヒーゼリーまつり2024 東京農業大学世田谷キャンパス内のサザコーヒーにて開催
テイラー・スウィフトさんの好感度低下 米共和党支持層が離れる
田原総一朗氏「朝生」地上波ラスト放送に「テレビ面白くした人」「BSなら見る人減る」X反応様々