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授業科目名
担当教員
材料の科学I
中山 栄浩
時間割番号
単位数
コース
履修年次
期別
曜日
時限
TME213 2 ME,D 2 後期 IV
[概要]
金属材料は目的の形状に成形することが容易で,十分な強度と粘り強さを有することから,さまざまな分野で広く利用されている.金属材料が有するこのような特性を効率的に利用するためには,金属材料に関する基本的な性質を十分に理解することが必要となる.そこで,「材料の科学I」では,鉄鋼あるいは非鉄金属に関する各論を学習する上で必要となる金属材料に共通な基礎知識を習得することを目標とする.
[具体的な達成目標]
材料の科学Iでは以下の5つの項目を習得することを達成目標とする.
1)金属材料の定義や基本的な性質が説明できる.
2)金属材料の結晶構造や格子欠陥を理解し,これらが金属材料の性質に及ぼす影響を説明できる.
3)合金の種類や構造を理解し,合金と純金属の性質の違いを説明できる.
4)2元系合金の基本的な平衡状態図を説明できる.
5)金属材料における拡散と相分解の基本的事項が説明できる.
[必要知識・準備]
高等学校で学習した原子の構造や結合様式に関する基礎的な内容を復習しておくことが望まれる.
身の周りで使用されている材料の種類,ならびにそれらが使用されている理由,さらには社会における材料の役割を考える習慣を身につけて欲しい.

本科目は,「材料の科学II,加工学II(基礎工学)」,「塑性加工(応用工学)」などを履修する上で必要となる多くの基礎的内容を含んでいるので,十分に理解されることを期待する.
[評価方法・評価基準]
No評価項目割合評価の観点
1試験:期末期 50  %総合的な理解度のチェック 
2小テスト/レポート 50  %各回の講義内容に関する理解度のチェック 
[教科書]
  1. 吉岡正人, 岡田勝蔵, 中山栄浩共著, 機械の材料学入門, コロナ社, ISBN:4339045594
[参考書]
  1. 入戸野 修 監訳, 材料の科学と工学, 培風館, ISBN:4563067121
  2. C. R. Barrett、A. S. Tetelman, Principles of Engineering Materials, Prentice Hall, ISBN:0137093942
[講義項目]
1:講義の概要や評価法などに関するオリエンテーション.原子の構造(原子核,原子内の電子構造,電子構造と化学的性質)
2:原子の結合(原子間力,原子結合の種類)
3:簡単な結晶学(原子の配列,結晶面と結晶方向の指数,結晶構造の解析)
4:金属の結晶構造(金属の性質,金属の結晶構造,原子配列の差異)
5:金属の格子欠陥(点欠陥,線欠陥,面欠陥,体欠陥)
6:合金の種類(固溶体,規則格子,ヒューム・ロザリーの経験則,金属間化合物)
7:6回目までの講義内容に関する総合演習・解説
8:1成分系の相平衡(相律,平衡状態図,金属の変態,純金属の凝固)
9:固溶体の自由エネルギ(自由エネルギ,固溶体の内部エネルギ,固溶体のエントロピ,固溶体の自由エネルギ)と自由エネルギ曲線と平衡状態図(混合物の自由エネルギ,合金の安定状態,全率固溶する場合)
10:2元系平衡状態図(1)-全率固溶型状態図-(合金組成の表し方,てこの法則,全率固溶型状態図,帯域溶融法,有心組織)
11:2元系平衡状態図(2)-共晶反応型状態図-(固相で一部分を固溶する場合,共晶と可鋳性,共晶と低融点)
12:2元系平衡状態図(3)-包晶型,偏晶型および中間相生成型状態図-(包晶型状態図,偏晶型状態図,中間相生成型状態図)
13:結晶内原子の拡散(拡散の機構,Fickの法則,粒界拡散)
14:固体反応による合金強化法-固体からの析出理論-(核の形成速度,核の成長速度,核の変態速度)
15:総括評価,解説およびまとめなど
[教育方法]
内容の理解を助けるため,プロジェクターなどを用いてビジュアル的に分かり易い形で講義を進める.
講義の最後に小テストを行い,理解度を確認しながら講義の進め方を調整する.また次回の講義の冒頭で前回の小テスト問題を簡単に解説する.
学会等で収集した最新の情報を適宜紹介すると共に,学習内容の背景や位置付けを分かり易く説明する.
[JABEEプログラムの学習・教育目標との対応]
《機械システム工学科機械デザインコース》
(C) 【機械工学の基礎】
機械工学に関する基礎知識を修得し,これらの知識を活用して機械工学に関連する諸問題が解決できる能力を身につける.
[その他]
(未登録)