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概要
粉体工学の基礎として粒子径，粒子径分布，粒子密度，粒子形状の定義と測定法について習得する．粉を造る，分ける，混ぜる，固める，乾かすなどの粉体プロセスの原理と操作について理解し，産業と粉体プロセスの関わりについて考える。地球環境，省資源，省エネルギーに対する粉体プロセスの重要性について概説する。また“新たな粉体プロセスへの挑戦”としてメカノケミストリーの知識を通して，熱を使わない資源処理法，材料合成法，有害物の無害化法などのプロセス開発について概説する。
到達目標とテーマ
1.粉体工学の基礎的知識を修得し、粉体物性､粉体計測を含む粉体工学の基礎的評価・解析や装置設計に関する 基礎的手法を身につけるとともに、粉体プロセスの地球環境.省資源､省エネルギーへの理解を深めることを目的とする。
2.粉体は我々の生活に深く関わっている。 粉を造る、分ける、混ぜる、固める、乾かす等、粉を取り扱う上での重要な基礎知識を身につけ、また、粉体装置内での現象の把握（トラブル回避）等に役立たせる。
3.講義で目指す事項は以下のとおりである。
●粉体にする理由を理解する。
●粉体の計測法・データ解析とその意味を理解する。
●粉体特性を理解する。
●粉体のハンドリングを理解する。
●粉と産業、地球環境問題についての粉体工学の役割を考える。
●新たな粉への挑戦―メカノケミストリーとその効果的利用法、材料プロセスへの応用を理解する。
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
１．目的
粉体粉末冶金を基にした製品の製造工程を検討する際に基礎となる、粉末の基礎的性質、粉体加工技術およびその成形体の評価方法について学習する。粉末の製造方法や評価方法、組織制御法について説明する。固化成形のための粉末調整やその成形法、焼結の基礎について学習する。焼結体の評価方法や緻密化に必要なプロセスと現象を理解することで、粉体加工学の基礎学問を習得することを目的とする。
２．概要
本授業科目では、材料に形状を付与する代表的な素形材加工法としての粉体加工技術の解説とその技術を支える学問について学習する。
３．達成目標等
・本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｋに関する能力を含めて修得する。
・粉体加工技術の位置付けを理解し、それら知識を習得すること。
・粉体加工技術における典型的加工法と基本的プロセスの知識を習得すること。
・粉体加工技術の基盤となる学問の理解と習得およびその知識を応用する能力を習得すること。
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1. Purpose
This course covers the basics of powder characteristics, powder processing, and evaluation methods for the compacts from the powder metallurgical aspects. The lecturer explains fabrication, evaluation, and microstructure controlling methods for powders. Students also learn powder preparation, consolidation methods, and basics of sintering. The course aims to acquire basic knowledge of powder processing and powder metallurgy through understanding the properties of powder and sintered compacts, densification process, and its phenomena.
2. Overview
In this course, students will learn about powder processing technology as a typical material processing method to give shape to materials, and the science that support this technology.
3. Goal
The students will acquire abilities related to A, B, C, and K of the department's learning/education objectives, including the following:
To understand the position of powder processing technology and to acquire the knowledge.
To acquire knowledge of typical processing methods and basic processes in powder processing technology.
To understand and acquire the knowledge of the basic studies of powder processing technology and to acquire the ability to apply this knowledge.
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1. 目的
材料に希望する機能を持たせるには、分子構造からはじまって、それら集合体としての高次構造や相構造を制御する必要がある。今後産業の中心となり得るナノテク材料の合成や、それを実現するための自己組織化あるいは微細構造制御も、分子間相互作用やそれに基づく組織形成過程についての理解が必要となる。本講義では、高次構造や相構造の形成機構や過程を学ぶとともに、機能性材料の合成プロセスに関する知識を深める。
2. 概要
初めに相平衡や相転移に焦点をあてて出現する材料構造との関係について学び、続いて材料合成と反応との関係について理解を深める。
3. 達成方法等
本講義では主に以下の２項目を目的達成の目安とする。
3-1. 高次構造や相構造制御のための基本的な材料プロセシングを説明することができる。
3-2. 新規な材料を設計し合成する際に、上記プロセッシングを材料の機能化に役立てることができる。
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1. Purpose
Precise control over material morphologies, which includes hieratical designs from molecules to their assemblies, is essential to develop functional materials. A variety of phenomena dominating the material morphologies, such as phase equilibrium, mass transfer and diffusion, should be understood for the development of functional materials. Reaction conditions and practical operation methods for controlling the physical properties of products, micro-scaled structures of materials and phase structures of materials will be explained in the course targeting for organic polymer materials, inorganic materials and their composites.
2. Abstract
Phase equilibria and phase transition are firstly focused on to learn their effect on material morphologies, and then reaction conditions are explained to understand their effect on material morphologies in the synthesis of functional materials.
3. The following is main criteria of learning achievement in this course.
3-1 Attainment to explain basic material processing for controlling hieratical and/or phase separated structures of materials.
3-2 Attainment to utilize the above processing for functionalization of materials in the development of novel materials originally designed.
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各種工業プロセスにおいて、環境への配慮や省力化への要求が高まっている。このような工学問題を解決するために必要となる移動現象論的取り扱いを可能な限り簡単な数学モデルを用いて表現し、現象の解明および低公害化・省力化を目指したプロセス解析手法について解説する。
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Environmental protection and saving energy are required in industrial processes. In order to solve these engineering problems, analytical method for the industrial process should be developed using simplified mathematical models based on transport phenomena. The objective of this course is educating for doctor course students to review the analytical method for understanding the transport phenomena and achieving low emissions and saving energy in industrial processes.
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材料の疲労現象と疲労強度，破壊の力学と破壊じん性，疲労き裂の発生機構と進展機構の基礎について，材料の微視的な現象を理解するだけでなく，巨視的な材料の変形・破壊が微視的な現象とどのように関係しているかという視点で講述する。これらの考え方が材料工学で応用できること，巨視的な破壊力学パラメータが構造物の安全性・信頼性確保に活かせることを解説する。
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Regarding the basics of material fatigue phenomenon and fatigue strength, fracture dynamics and fracture toughness, fatigue crack generation mechanism and growth mechanism, not only understanding the microscopic phenomenon of the material, but also the macroscopic deformation of the material I will give a lecture from the perspective of how destruction is related to microscopic phenomena. We will explain that these ideas can be applied in materials engineering and that macroscopic fracture mechanics parameters can be used to ensure the safety and reliability of structures.
放射線、原子核の発見とそれに伴う量子力学の構築・発展により、化学の基礎となる原子の構造が明らかになり、化学結合、化学反応の微視的な理解ができるようになった。原子核と原子・分子にはエネルギーや粒子サイズのスケールは違うが、同じ量子力学的有限多体系として記述され、共通の概念で理解できる事が多い。
講義では、原子核の構造、壊変現象、壊変現象や放射線が原子分子へ及ぼす影響、元素の起源を、歴史的背景や最近の話題を織り交ぜ、分かり易く解説する。また、12月に行われる非密封放射性物質を用いた放射化学実験の解説も行う。
Due to the discovery of radiation and nuclei and the development of quantum mechanics accompanying it, the structure of the atom which becomes the basis of chemistry became clear, and microscopic understanding of chemical bonding and chemical reaction became possible. Although the scale of energy and particle size is different for nucleus and atom/molecule, both of them are written in the same quantum mechanical finite multi-body system, and can often be understood with common concepts. In the lecture, the structure of nuclei, disintegration phenomenon, disintegration phenomenon, the influence of radiation on atomic molecules, the origins of elements intertwined with the historical background and recent topics will be explained clearly. The radiochemical experiments using non-sealed radioactive materials to be held in December will be explained
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１． 目的
無機化学反応を利用して様々な素材をつくる化学関連産業を支える資源および素材の製造プロセス，また地球規模に達した人間活動に伴って発生する多様でしかも大量の廃棄物，環境汚染物質のリサイクル・無害化プロセスについて学習することを目的とする。
２． 概要
人間活動を支えるエネルギー資源，非金属資源，金属資源の現状，それらを利用する狭義の無機化学工業の他，金属製錬，セメント工業及び環境関連技術など下記に示す広義の無機化学関連分野についてその基本プロセス，原理等を講義する。
３． 達成目標等
・資源の総合的有効利用の重要性が理解できること。
・化学工業の最適化が，製造コストに加えて，環境影響，資源・リサイクル等も考慮
すべき理由が説明できること。
・代表的な無機化学関連プロセスの構成とその原理が説明できること。
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1. Purpose
In the chemical industry, inorganic chemical reactions are the basis for making various materials. On the other hand, various and large amounts of waste and environmental pollutants are generated with human activities. The purpose of this class is to learn about the process of recycling and treating environmentally hazardous substances from the viewpoint of resource and material manufacturing processes.
2. Overview
This section introduces energy resources, non-metal resources, and metal resources that support human activities. In addition, lectures will be given on the basic processes and principles of the inorganic chemical industry, metal smelting, cement industry, and environment-related technologies that utilize the above resources.
3. Achievement target, etc.
・ Understand the importance of comprehensive and effective use of resources.
・ Explain why the optimization of the chemical industry should consider environmental impacts, resources and recycling in addition to manufacturing costs.
・ Be able to explain the configuration and principle of typical inorganic chemistry-related processes.
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１．目的
素材から出発し種々の加工成形、熱処理などを施し、必要な機能が発揮できる形あるものを造り上げる学問・技術を素形材工学という。工業製品は部品の組立てにより構成され、その部品は素形材そのものであるか素形材の集合体である。素形材技術とは、このように、あらゆる工業部材を作るための基本であり、原料、素材の状態によって様々な加工法がある。この授業では、代表的な素形材加工技術として「鋳造加工」を取り上げ、鋳造加工技術に関する知識習得と基盤学問の習得を目的とする。
２．概要
本授業科目では、材料に形状を付与する代表的な素形材加工法としての「鋳造加工」の各技術の解説とその技術を支える学問を簡潔に教授する。
３．達成目標等
・本学科の学習・教育目標のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｋに関する能力を含めて修得する。
・素形材工学の体系と、その中での「鋳造加工」技術の位置付けを理解し、それら知識の習得をすること。
・典型的な鋳造加工法と基本的プロセスの知識を習得すること。
・技術の基盤となる学問の理解と習得およびその知識を応用する能力を習得すること。
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１．Objective
Industrial products are formed by assembling parts and tools, and they are mostly made from metallic materials. Materials processing create the parts and tools from the raw material by various kinds of processing and heat treatment, etc.. The manufactured parts and tools must satisfy the required shape and properties. The materials processing is the basis for producing all industrial components as described above. There are various kinds of processing methods depending on kinds and conditions of materials. In this course, we focus on the casting process aim to understand the basic science and technology of the casting.
２．Outline
In this course, we focus on the principle of theoretical background of the casting , basic knowledge of typical casting technology, and application of basic theory to understand the casting and solidification behavior of the real casting process.
３．Outcomes
Understand basic materials processing and the role of "casting" technology in it.
Understand typical casting methods and their basic processes.
Understand the basic science of the casting.
This course includes the our program outcomes of A, B, C, K
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Additive Manufacturing（付加製造技術）とその周辺技術について説明する。付加製造技術に必要な粉体の特徴と評価方法、造形技術とその原理、造形物の組織的な特徴について講義する。AMの現状と特徴、粉末製造技術や造形体緻密化技術についても紹介する。この講義を受講することにより、当該技術の特徴と必要な材料科学を理解することができる。
下記の項目について講義を行う。
1. Additive Manufacturing(AM) 序論
2. AMの基礎
3. AM用粉末の製造法と粉末特性、評価法、安全性
4. AM研究の応用と最先端
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Lectures will be given on the basics of additive manufacturing (AM) and its surrounding processes. The feature of AM and its current situation will be introduced. Fabrication process, evaluation method, and safety of powders used for AM process will be lectured.
Lectures will be given on the following items.
1. Introduction of AM
2. Basics of AM and its surrounding process
3. Fabrication process, evaluation method, and safety of powders for AM
4. Application and recent study on AM
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１．目的
「計画及び製図I」で学んだ基礎を踏まえ、より高度、より実践的な課題に取組むことによって計画と製図の能力を高める。また、３次元CAD「Solid Works」による製図法を習得する。
２．概要
前半では、複数の部品からなる機構を設計し、組立図、部品図を、3次元CADにより作成し、適切に稼働することを確認する。後半では、３次元CADの製図手法を学び、風洞試験におけるテストセクションの設計を行う。複数の部品からなるテストセクション部の組立図、部品図を３次元CADにより作成する。
３．達成目標等
上記の目的の達成をめざす。また、部品の選定をとおして、加工コストや大量生産効果について学ぶ。
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This course explains advanced and practical design and drawing basing on Design and Drawing I, as well as usage of a 3-dimensional CAD, Solid Works.
Students learn mechanical design and drawing by using 3-dimensional CAD system, such as assembly and part drawings.