物性材料学 / Basic Materials Science

単位数: 2. 担当教員: 宮﨑 讓. 開講年度: 2024. 科目ナンバリング: TEI-APP306J.

主要授業科目/Essential Subjects

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授業の目的・概要及び達成方法等

Google Classroomのクラスコードは工学部Webページにて確認すること。
学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)

１．目的
固体材料を創製する上で必要となる材料学的知識を身に付ける。

２．概要
多成分系の熱平衡についての基礎から応用までを学習する。また原子の拡散現象や熱分析の概要について学ぶ。

３．達成目標等
２成分〜多成分系の平衡状態図が理解でき、また熱力学的データから平衡状態図を実際に計算できるようになる。所望の性質を持つ無機物質の固溶体や合金を合成する際に、どの成分（元素）を用いれば良いのか、その設計指針を自ら立てられるようになる。

授業の目的・概要及び達成方法等(Ｅ）

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of
the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

1. Objective: Students will study basic knowledge on the fabrication of solid state materials.
2: Abstract: This course covers the equilibrium of binary and ternary components, Gibbs phase rule, binary and ternary phase diagrams, diffusion of atoms.
3. Perspective: Students will understand binary and ternary phase diagrams of alloys through the exercises to calculate phase diagrams based on the thermodynamical data. They will develop the design concept of materials how to use and combine appropriate elements to realise functional materials.

他の授業科目との関連及び履修上の注意

熱学・統計力学の講義を履修していることが望ましい。簡単な計算問題を解くので、プログラム電卓か小規模な計算機を持っていると便利である。

毎回授業開始10分後を目処に、白紙を回覧するので、そこに自分の学籍番号と氏名を記載する。授業開始10分後までに入室した者は、出席と見なす。それ以降に入室した者は遅刻扱いとする。他人の氏名を記載したことが明らかになった場合は、記載した者と記載された者の両方の単位を認めない。連絡無しに３回以上遅刻または欠席した者は定期試験の受験資格を失う。クラブ活動等で欠席する場合は、事前に顧問等が署名した欠席届を提出すること。やむを得ない事情で欠席した場合には、その根拠となる資料（医師の診断書等）を提出すること。許可されていない物（ノートのコピーや配布プリントのコピー）を定期試験時に持ち込んだ者は、不合格とする。

授業中、目的外の携帯電話の使用を認めない。質問がある場合は挙手して教員に尋ねること。

他の授業科目との関連及び履修上の注意(Ｅ）

It is desirable to already master thermodynamics.

授業計画

１．序論：鉄と鋼〜合金とは何か
２．物質の集合状態と　Gibbs の相律
３．核生成と成長
４．相平衡と自由エネルギー
５．２元系平衡状態図の読み方（I）
６．２元系平衡状態図の読み方（II）
７．実用２元系合金と状態図
８．ヒューム・ロザリーの法則
９．３元系平衡状態図
１０．熱力学を用いた２元系平衡状態図の作成
１１．原子の移動と拡散
１２．拡散変態と析出
１３．スピノーダル分解
１４．ジントルの概念
１５．まとめ

授業計画(Ｅ）

１．Introduction on alloys
２．Phase Rule
３．Nucleation and crystal growth
４．Phase equilibrium and Gibbs free energy
５．Binary phase diagrams I
６．Binary phase diagrams II
７．Practical binary alloys and phase diagrams
８．Hume-Rothery's rule
９．Ternary phase diagrams
１０．Calculation of binary phase diagrams based on thermodynamics
１１．Migration and diffusion of atoms
１２．Diffusion transformation
１３．Spinodal decomposition
１４．Zintl concept
１５．Summary and examination

授業時間外学習

知識の確実な習得を目的として授業を進めるので、毎回簡単な宿題を出す。復習を中心とした授業時間外の学習（２時間以上かかる）が必須である。

授業時間外学習（Ｅ）

Students are required to make a thorough review, mainly by completing assignments.

成績評価方法及び基準

レポート課題を２回課す。その結果と試験成績および平常点を総合評価する。出席状況も考慮する。

成績評価方法及び基準(Ｅ）

Evaluation is preformed comprehensively based on attendance, submitted reports and exam.

教科書および参考書

• 材料系の状態図入門, 坂　公恭, 朝倉書店 ISBN/ISSN: 9784254201475 資料種別:参考書
• 図解　合金状態図読本, 横山　亨, オーム社 ISBN/ISSN: 4274084213 資料種別:参考書

オフィスアワー

随時。予めメール等で教員の予定を確認すること。

オフィスアワー（Ｅ）

Whenever

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

主として実践的教育から構成される実務・実践的授業／Practical business