硬質材料環境調和設計学 / Environmental harmony design of hard materials

後期 水曜日 ５講時. 単位数/Credit(s): 2. 担当教員/Instructor : 寺坂 宗太. 履修年度: 2024.

使用言語/Language

日本語・英語（Japanese・English）

授業題目/Class Subject

硬質材料環境調和設計学（Environmental harmony design of hard materials）

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)

WC-Co超硬合金などの硬質材料は、自動車製造などの日本の製造業を支える非常に重要な材料である。それらの硬質材料を、環境資源問題と材料特性等を調和させるための講義を行う。
超硬合金の製造、状態図、焼結、強度、変形などの基礎論を講義する。
シミュレーション手法として、モンテカルロ法、有限要素法、離散要素法などについて説明する。
超硬合金の組織形成，状態図、特性，破壊、性能に関するコンピューターシミュレーションを学ぶ。
タングステン、コバルト等の希少金属の削減・代替、リサイクル技術などを議論する。
上記の項目を通して硬質材料環境調和設計学を修得する。

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

Hard materials such as WC-Co cemented carbide are extremely important materials that support Japanese manufacturing industries such as automobile manufacturing.
This lecture focusses on the design for the harmony between environmental problems and material performances in these hard materials.
The fabrication, phase diagram, sintering, strength, and deformation etc. of the cemented carbides are lectured.
Monte Carlo method, finite element method and discrete element method as simulation methods are explained.
The computer simulations for microstructure development, phase diagrams, properties, fracture, performances for the cemented carbides will be learned.
The reduction and substitution for rare metals such as tungsten and cobalt and the recycle technology will be discussed.
Environmental harmony design of hard materials is learned through the above items.

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

1 　超硬合金と硬質材料の概要と歴史
2　 超硬合金の製造
3 　超硬合金の状態図
4 　超硬合金の焼結、組織形成
5　 超硬合金の強度、破壊
6　 超微粒超硬合金の組織と性質
7　 超硬合金の高温変形
8　 超硬合金の変形とCo移動
9　 サーメット、耐食合金
10　硬質コーティング、切削工具
11　耐摩耗工具
12　セラミックス、ダイヤモンド・cBN
13　超硬合金の資源問題論、硬質材料の将来展望
14　シミュレーション技術概論
15　超硬合金の組織形成および特性のシミュレーション

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

1 　Outline and history of cemented carbides and other hard materials
2　 Fabrication of cemented carbides
3 　Phase diagram of cemented carbides
4 　Sintering and microstructure development of cemented carbides
5　 Strength and fracture of cemented carbides
6　 Microstructure and property of ultra-fine grained cemented carbide
7　 High temperature deformation of cemented carbides
8　 Deformation and Co migration of cemented carbides
9　 Cermet, corrosion resistant alloy
10　Hard material coating, cutting tools
11　Wear resistant tools
12　Ceramics, diamond, cBN
13　Environmental problems of cemented carbides, future outlook for hard materials
14　Introduction of simulation technology
15　Simulation for microstructure development and properties of cemented carbides

授業時間外学修/Self study(J)

予習と復習。

授業時間外学修（E）/Self study

Preparation and review.

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

レポート提出、出席。

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

Reports, attendance.

教科書および参考書/Textbook and References

鈴木寿，「超硬合金と焼結硬質材料」，丸善（1986）．
Igor Konyashin and Bernd Ries, "Cemented Carbides", Elsevier, 2022.
Vinod K. Sarin (Editor-in-Chief), Comprehensive Hard Materials, Elsevier, 2014.
松原秀彰，超硬工具向けタングステン代替材料，セラミックス，44巻，pp.382-386，2009.
松原秀彰，冨士原由雄，硬質・超硬質材料における先端材料の応用，日本金属学会会報，29巻12号，pp.1008-1018，1990.

実務・実践的授業/Practicalbusiness※○は、実務・実践的授業であることを示す。/Note:"○"Indicatesthe practicalbusiness

○

その他/In Addition

本講義は、【オンライン形式（ライブ配信）】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 【online format (live streaming)】. 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.