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公開番号2025157740
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-16
出願番号2024059952
出願日2024-04-03
発明の名称長尺の複合材料及び長尺の複合材料の製造方法
出願人神鋼鋼線工業株式会社,国立大学法人大阪大学
代理人弁理士法人三協国際特許事務所
主分類B21C 1/00 20060101AFI20251008BHJP(本質的には材料の除去が行なわれない機械的金属加工;金属の打抜き)
要約【課題】複数の材料で構成された長尺品を安定して製造することができ、設計の自由度も高い、長尺の複合材料及び長尺の複合材料の製造方法を提供すること。
【解決手段】複数の芯材と、前記複数の芯材の外周面を覆う筒状の管材とを備え、伸線加工された長尺の複合材料であり、前記複数の芯材のうち、少なくとも1本の芯材は他の芯材と異なる材料で構成され、前記管材の横断面における前記複数の芯材の充填率が97.5%以上であり、前記管材の長さに対する、前記複数の芯材のうち最も短い芯材の長さと前記管材の長さとの差の絶対値の比率が、4.5%以下である長尺の複合材料。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
複数の芯材と、前記複数の芯材の外周面を覆う筒状の管材とを備え、伸線加工された長尺の複合材料であり、
前記複数の芯材のうち、少なくとも１本の芯材は他の芯材と異なる材料で構成され、
前記管材の横断面における前記複数の芯材の充填率が９７．５％以上であり、
前記管材の長さに対する、前記複数の芯材のうち最も短い芯材の長さと前記管材の長さとの差の絶対値の比率が、４．５％以下である、長尺の複合材料。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記充填率が９９．０％以上である、請求項１に記載の長尺の複合材料。
【請求項３】
複数の芯材を筒状の管材に挿入して伸線加工する、長尺の複合材料の製造方法であって、
前記複数の芯材のうち、少なくとも１本の芯材は他の芯材と異なる材料で構成され、
前記複数の芯材は、前記管材の横断面において２層以上の多層構造を有し、
前記多層構造は、少なくとも１本の芯材で構成される少なくとも１層の内層と、２本以上の芯材で構成される最外層を有し、
前記最外層を構成する芯材の平均硬度が、前記内層を構成する芯材の平均硬度以上であり、
前記伸線加工前の前記管材内の空隙率が１５．５％以下であり、
前記伸線加工における減面率が２０％以上である、長尺の複合材料の製造方法。
【請求項４】
複数の芯材を筒状の管材に挿入して伸線加工する、長尺の複合材料の製造方法であって、
前記複数の芯材のうち、少なくとも１本の芯材は他の芯材と異なる材料で構成され、
前記複数の芯材は、前記管材の横断面において２層以上の多層構造を有し、
前記多層構造は、少なくとも１本の芯材で構成される少なくとも１層の内層と、２本以上の芯材で構成される最外層を有し、
前記最外層を構成する芯材の平均硬度が、前記内層を構成する芯材の平均硬度より小さく、
前記伸線加工前の前記管材内の空隙率が８．５％以下であり、
前記伸線加工における減面率が３０％以上である、長尺の複合材料の製造方法。
【請求項５】
前記管材と前記複数の芯材との組み合わせ内容を調整して前記複数の芯材を前記管材に挿入した後、伸線加工することにより、所望する特性を有する長尺の複合材料を製造する、請求項３または４に記載の長尺の複合材料の製造方法。
【請求項６】
前記管材と前記複数の芯材との組み合わせ内容が、前記管材を構成する材料と、前記複数の芯材の本数と、前記複数の芯材の各芯材を構成する材料と、前記複数の芯材の各芯材における前記管材への挿入位置との組み合わせ内容である、請求項５に記載の長尺の複合材料の製造方法。
【請求項７】
前記複数の芯材を軸対称となる位置に挿入する、請求項３または４に記載の長尺の複合材料の製造方法。
【請求項８】
前記複数の芯材の本数が所望する前記複合材料の特性の数以上の本数である、請求項３または４に記載の長尺の複合材料の製造方法。
【請求項９】
前記芯材の断面形状が円形または多角形である、請求項３または４に記載の長尺の複合材料の製造方法。
【請求項１０】
前記芯材が線材である、請求項３または４に記載の長尺の複合材料の製造方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺の複合材料及び長尺の複合材料の製造方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、工業製品に使用されている部材は、炭素鋼やアルミニウム合金などの単一の材料で構成されていることが多かった。しかしながら、近年では、工業製品に対する要求の高まりにより、単一の材料では要求される性能を満たすことが難しくなっている。そこで、多くの工業製品には、単一の材料ではなく、複数の材料で構成される複合材料が使用されるようになってきた。
【０００３】
複合材料としてクラッド材が注目されている。クラッド材は、構成する材料の種類や割合を変化させることで材料特性を変化させることができる。例えば、特許文献１には、マグネシウムまたはマグネシウム合金からなる第１素線と、前記第１素線の周囲に環状に配置され、前記第１素線の長手方向にらせん状に伸びる異種金属（マグネシウム及びマグネシウム合金のいずれとも異なる金属）からなる第２素線とを備えたマグネシウムクラッドコードが開示されている。
【０００４】
複合材料に関して、近年では、使用する材料の選択や配置を最適化（トポロジー最適化）して設計することによって、所望の性能が得られる複合材料（マルチプロパティ材料）が求められている。しかしながら、特許文献１には、このようなマルチプロパティ材料について何ら開示されていない。
【０００５】
一方で、マルチプロパティ材料については、例えば、特許文献２に、複数の材料を適切に配置し、所望する特性を有するクラッド材を、押出し加工により短時間に精度高く製造する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１６－７６４９０号公報
国際公開第２０２３／０６３１８５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献２に記載されているような押出加工技術では、長尺の複合材料を得ることが困難であり、工業的な連続生産には不向きであるという問題がある。
【０００８】
そこで、本発明は、かかる事情に鑑みてなされた発明であって、複数の材料で構成された長尺品を安定して製造することができ、設計の自由度も高い、長尺の複合材料及び長尺の複合材料の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、下記構成によって上記課題を解決できることを見出し、その知見に基づいてさらに検討を重ねることによって本発明を完成した。
【００１０】
本発明の一態様に係る長尺の複合材料は、複数の芯材と、前記複数の芯材の外周面を覆う筒状の管材とを備え、伸線加工された長尺の複合材料であり、前記複数の芯材のうち、少なくとも１本の芯材は他の芯材と異なる材料で構成され、前記管材の横断面における前記複数の芯材の充填率が９７．５％以上であり、前記管材の長さに対する、前記複数の芯材のうち最も短い芯材の長さと前記管材の長さとの差の絶対値の比率が、４．５％以下である。
（【００１１】以降は省略されています）

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