単位数: 2. 担当教員: 貝沼 亮介, 市坪 哲, 大森 俊洋, 須藤 祐司. 開講年度: 2024. 開講言語: 日および英 Japanese and English.
Google Classroomのクラスコードは工学研究科Webページ
https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-g.html
（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
目的
相平衡および拡散について理解を深めると同時に、相変態の熱力学的背景を学ぶ。また、実例を通して組織制御や材料設計への利用法について習得する。
概要と目標
前半は、主に相の安定性や相平衡について学習し、後半では、界面、拡散、核生成、マルテンサイト変態等に関連する各種相変態の熱力学的背景と原理について学ぶ。
-自由エネルギー、エントロピー、エンタルピー等を統計熱力学的に理解する。
-固溶体や化合物の自由エネルギー近似と化学ポテンシャルや相平衡の原理を理解する。
-界面エネルギーの起源や偏析現象、粒成長現象を理解する。
-拡散におけるフィックの法則、現象論的方程式、熱力学因子について理解する。
-凝固や析出について均一核生成や負均一核生成について理解する。
-マルテンサイト変態の組織的特徴と変態ヒステリシスや変態温度幅の起源を理解する。
達成方法
本授業は講義と演習を中心に行う。
この科目ではClassroomを利用して講義資料と講義情報を発信します。
Classroomにアクセスし、クラスコードを入力してください。
The class code for Google Classroom can be found on the Web site of the School of Engineering:
https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html (under "Timetable & Course Description")
Objectives are to promote understanding of the phase equilibria and transformations on basis of thermodynamics and kinetics and to understand some basic concepts on the microstructural control and materials design.
In the former part, the course provides students with basic knowledge on phase stability and phase equilibrium in materials. In the latter part, the course provides explanations of the thermodynamic origins and principles on phase transformations related to interface, diffusion, nucleation, martensite etc.. The course will be performed with following targets:
-to understand free energy, entropy and enthalpy in view point of statistical thermodynamics.
-to understand principle of free energy approximation, chemical potential and phase equilibrium in solid solution and compound.
-to understand origin of interfacial energy, segregation and grain growth phenomena.
-to understand Fick's laws, phenomenological diffusion equation and thermodynamic factor etc..
-to understand the classical theory on homogeneous and inhomogeneous nucleation phenomena.
-to understand microstructural features of martensitic transformation and origin of transformation hysteresis and width.
This is a lecture-centered course including exercises.
This class uses Classroom to provide lecture information.
Please access Classroom and input the class-code.
第１回 純物質の自由エネルギー（第２章）
第２回 溶体の熱力学（１）（第３章）
第３回 溶体の熱力学（２）（第３章）
第４回 状態図の熱力学（１）（第４章）
第５回 状態図の熱力学（２）（第４章）
第６回 演習または中間試験：以上、大森准教授、市坪教授 担当
第７回 界面の熱力学（１）（第５章）
第８回 界面の熱力学（２）（第５章）
第９回 拡散の熱力学（１）（第６章）
第10回 拡散の熱力学（２）（第６章）
第11回 核生成の熱力学（１）（第８章）
第12回 核生成の熱力学（２）（第８章）
第13回 マルテンサイト変態（１）
第14回 マルテンサイト変態（２）
第15回 演習または期末試験：以上、貝沼教授、須藤教授 担当
（第２～8章）はテキスト「ミクロ組織の熱力学」の章番号．
I. Free Energy of Pure Substances (Chapter 2)
II. Thermodynamics of Solutions (1) (Chapter 3)
III. Thermodynamics of Solutions (2) (Chapter 3)
IV. Thermodynamics of Phase Diagrams (1) (Chapter 4)
V. Thermodynamics of Phase Diagrams (2) (Chapter 4)
VI. Exercise or Mid-term exam
VII. Thermodynamics of Interfaces (1) (Chapter 5)
VIII. Thermodynamics of Interfaces (2) (Chapter 5)
IX. Thermodynamics of Diffusion (Chapter 6)
X. Thermodynamics of Diffusion (Chapter 6)
XI. Thermodynamics of Nucleation (Chapter 8)
XII. Thermodynamics of Nucleation (Chapter 8)
XIII. Thermodynamics of Martensitic Transformations
XIV. Thermodynamics of Martensitic Transformations
XV. Final exam
(Chapters 2-8) correspond to those in the text book “Thermodynamics of Microstructures”
予習：シラバスの項目について教科書の対応箇所を読み、理解できる部分とできない部分を明確にしておく。
復習：教科書や講義資料を読みなおし、講義の内容をよく理解する。演習がある場合はそれに取り組む。
Preparation: Students should read a related part of the textbook before the lecture and clarify the points which you do not understand well.
Review: Students should read the textbook and the lecture notes to fully understand what you have learned. Do exercise when assigned.
講義期間に行う2回の演習または試験の合計で評価する。
Exercises or examinations will be made two times for evaluation in the semester.
教科書は、工学部生協もしくは通信販売等で予め入手しておくこと。
「ミクロ組織の熱力学」西澤泰二著、日本金属学会
English version of Text
“Thermodynamics of Microstructures” by T. Nishizawa、ASM International (translated in English)