高温材料プロセス工学 / High-Temperature Materials Processing

後期 水曜日 ４講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 福山 博之. 履修年度: 2024.

使用言語/Language

日本語（必要に応じて英語）／Japanese (English if necessary)

授業題目/Class Subject

高温材料プロセス工学／High-temperature material processes

授業の目的・概要及び達成方法等/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study(J)

　本講義では、金属、半導体やセラミックスなど高温プロセスによって製造されている材料プロセスの理解に必要な熱力学、材料工学、結晶成長に関する基本的事項を修得することを目的とする。機械系出身者など、材料系以外の学生にも基礎から学べるように講義レベルを設定している。
具体的には、以下の３つの内容について講義を行う。
（１）熱力学、熱化学データ集、状態図、融体物性等の基礎について理解する。
（２）材料工学（結晶欠陥、組織、機械的性質、組織観察法等）の基礎について理解する。
（３）結晶成長および結晶の形態等に関する基礎を理解する。

授業の目的・概要及び達成方法等（E）/Object in Class subject and Object and summary of class and Goal of study

The objective of this lecture is to acquire basic knowledge of thermodynamics, materials engineering, and crystal growth necessary for understanding material processes manufactured by high-temperature processes, such as metals, semiconductors, and ceramics. The lecture level is set so that students with non-materials backgrounds, such as those with mechanical backgrounds, can learn from the basics. Lectures are given on the following three topics
(1) Understanding the basics of thermodynamics, thermochemical data collection, state diagrams, melt properties, etc.
(2) Understanding the basics of materials engineering (crystal defects, microstructure, mechanical properties, microstructure observation methods, etc.)
(3) To understand the basics of crystal growth and crystal morphology.

授業計画/Contents and progress schedule of class(J)

(1) 熱力学基礎、熱化学データ集の成り立ちと使い方
(2) 平衡蒸気圧の計算、状態図の基礎
(3) ３元系状態図、凝固の道筋
(4) 等温断面図、状態図とGibbsエネルギー、溶液論
(5) プロセス応用：銅製錬における熱力学と状態図
(6) 結晶構造と欠陥
(7) 強化機構
(8) 組織制御
(9) 機械的特性
(10) 組織観察法
(11) 結晶成長基礎 I
(12) 結晶成長基礎 II
(13) 結晶の形状・表面
(14) 結晶の不完全性・転位
(15) テスト

授業計画（E）/Contents and progress schedule of class

(1) Basics of thermodynamics, origin and usage of thermochemical data collection
(2) Calculation of equilibrium vapor pressure, basics of phase diagram
(3) Ternary system phase diagram, path of solidification
(4) Isothermal cross section of phase diagram and Gibbs energy, solution theory
(5) Process applications: Thermodynamics and phase diagram in copper smelting
(6) Crystal structure and defects
(7) Strengthening mechanisms
(8) Microstructure control
(9) Mechanical properties
(10) Microstructure observation
(11) Basics of crystal growth I
(12) Basics of crystal growth II
(13) Crystal shape and surface
(14) Crystal imperfections, dislocations
(15) Tests

授業時間外学修/Self study(J)

講義後に復習すること

授業時間外学修（E）/Self study

Please review after the lecture and learn it well.

成績評価方法及び基準/Record and evaluation method(J)

試験で評価する。

成績評価方法及び基準（E）/Record and evaluation method

Evaluation is based on the score of examination.

教科書および参考書/Textbook and References

アトキンス　物理化学/ Atkins Physical Chemistry
矢島悦次郎ら：「若い技術者のための機械・金属材料 第3版」，丸善 (2017)
後藤芳彦　結晶成長　内田老鶴圃
加藤雅治　入門転位論　裳華房

その他/In Addition

本講義は、【オンライン形式】で実施する予定です。ただし、新型コロナウイルス感染症等の状況により、実施方法等を変更する場合がありますので、当該講義のGoogle Classroomを随時確認してください。
This class will be conducted 【On-line style】. However, the way to attend a class might be changed due to infection control for COVID-19. Please check out class information by Google Classroom.