材料科学Ⅰ / Materials Science I  

  猪股 直生  

  工  

   

   

物質・材料の基礎的微視構造や物性の理解を基に、社会的な要請に合う実用特性を理解・評価する道筋を学ぶ。具体的には金属、セラミックスなど代表的な物質・材料について、結晶構造、状態図、相変態、巨視的および微視的欠陥、拡散、強度、破壊など材料の基本的物性・特性について講義する。できるだけ多くの実例を交えながら基礎と実用の結びつきを解説する。

講義コードは「TB14071」，クラスコードは「frg7v3u」である。

Micro-structures and some properties of materials or structures are lectured fundamentally. Concretely, crystal structures, equilibrium diagram, phase transformation, macroscopic and microscopic defects, diffusion, strength and fracture of metallic or ceramic materials are learned.

The lecture code is "TB14071", and the class code of Google Classroom is "frg7v3u".

  材料科学Ⅰ / Materials Science I  

  水谷 正義  

  工  

   

   

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)

物質・材料の基礎的微視構造や物性の理解を基に、社会的な要請に合う実用特性を理解・評価する道筋を学ぶ。具体的には金属、セラミックスなど代表的な物質・材料について、結晶構造、状態図、相変態、巨視的および微視的欠陥、拡散、強度、破壊など材料の基本的物性・特性について講義する。できるだけ多くの実例を交えながら基礎と実用の結びつきを解説する。

本講義は，Google Classroomを利用する場合がある．その場合のクラスコードは「crsjux3」である．

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)

The class code for Google Classroom can be confirmed on the Graduate School of Engineering Website.

Timetable & Course Description(https://www.eng.tohoku.ac.jp/english/academics/master.html)

Micro-structures and some properties of materials or structures are lectured fundamentally. Concretely, crystal structures, equilibrium diagram, phase transformation, macroscopic and microscopic defects, diffusion, strength and fracture of metallic or ceramic materials are learned.

In this lecture, Google Classroom may be used. The class code is "crsjux3".

  材料科学A / Materials Science A  

  近藤 創介, 秋山 英二, 笠田 竜太, 小山 元道  

  工  

   

   

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)

物質・材料の基礎的微視構造や物性の理解を基に、社会的な要請に合う実用特性を理解・評価する道筋を学ぶ。具体的には金属、セラミックスなど代表的な物質・材料について、結晶構造、状態図、相変態、巨視的および微視的欠陥、拡散、強度、破壊など材料の基本的物性・特性について講義する。できるだけ多くの実例を交えながら基礎と実用の結びつきを解説する。

Google Classroom のコード：　hdvjzev

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)

The goal of this course is understanding of basic properties of materials, of how properties are related to microstructures, of how microstructures are controlled by processing, of how materials are used and applied to our life and industry in the world.　This course will provide concise introduction to the microstructures, phase diagram, phase transformation, small and large defects in the materials, diffusion, strength, fracture and basic properties of materials. Examples related to the basic properties and applications will be introduced.

Google Classroom Code：　hdvjzev

  材料科学Ⅰ / Materials Science I  

  小川 和洋  

  工  

   

   

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)

物質・材料の基礎的微視構造や物性の理解を基に、社会的な要請に合う実用特性を理解・評価する道筋を学ぶ。具体的には金属、セラミックスなど代表的な物質・材料について、結晶構造、状態図、相変態、巨視的および微視的欠陥、拡散、強度、破壊など材料の基本的物性・特性について講義する。できるだけ多くの実例を交えながら基礎と実用の結びつきを解説する。

本講義に関する案内はGoogle Classroomにて行う。クラスコードは「zu6i72i」である。

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)

Micro-structures and some properties of materials or structures are lectured fundamentally. Concretely, crystal structures, equilibrium diagram, phase transformation, macroscopic and microscopic defects, diffusion, strength and fracture of metallic or ceramic materials are learned.

The information of this class will be given via Google Classroom. The class code is "6jjhyua".

  材料組織学 / Microstructure of Materials  

  貝沼 亮介  

  工  

   

   

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

材料の微視的構造すなわち組織は、その材料の諸特性に大きな影響を与える。この授業では、組織制御に必要な材料組織についての基本事項を習得する。

２．概要

金属を中心とした材料組織を対象に、ミクロ組織の熱力学、状態図、拡散、相変態といった組織制御の基本事項を解説する。

３．達成目標等

この授業では、以下のような能力を習得することを目標とする。

・ 本学科の学習・教育目標のAに関する能力を含めて修得する。

・ 相平衡と自由エネルギーとの関係を理解し、状態図を読む能力。

・ 拡散現象の基本を理解し、自由エネルギーと結びつけて諸相変態を説明できる能力。

・ 組織制御のためのプロセス（加工熱処理等）法の原理を理解し、説明できる能力。

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。

なお、参考書は必ず事前に入手しておいてください。

The class code for Google Classroom can be found on the Web site of

the School of Engineering:

https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)

In this course, the basis of microstructure science of materials is provided.

The purpose of the course is to make the participants understand the basic issues on microstructures of materials, such as thermodynamics for microstructures, phase diagrams, atomic diffusion, phase transformations etc..

This course is designed to help students have the following abilities:

1. the abilities related to Education Issue "A" determined by our department.

2. the abilities to understand the relation between phase equilibrium and free energy and to read phase diagrams.

3. the abilities to understand diffusion phenomena and to explain phase transformations based on free energy.

4. the abilities to understand and explain principles of thermomechanical process for microstructure control.

This class uses Classroom to provide lecture information.

Please access Classroom and input the class-code.

  物性材料学 / Basic Materials Science  

  宮﨑 讓  

  工  

   

   

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。

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.

  相変態論 / Theory of Phase Transformations  

  貝沼 亮介, 市坪 哲, 大森 俊洋, 須藤 祐司  

  工  

   

   

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.

  材料理工学概論 / Introduction to Materials Science  

  安藤 大輔, 須藤 祐司  

  工  

   

   

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)

※対面授業です。

※この科目では、必要に応じて、Classroomを使用して講義資料の提供やレポート提出を行います。

１．目的

建造物、プラント、器具、デバイスなどを長時間、安心して使うためには構成材料の強さ、硬さ、強靭性・脆弱性などの特性に関する理解が欠かせない。これら材料の性質が材料固有の性質とともに、その組織にも依存していることを学び、材料の組織形成とその制御の基礎について学ぶ。

２．概要

材料は力学的性質を主に利用する構造材料と電気、磁気、光学などの性質を主に利用する機能材料に大別される。この授業科目では前者の構造材料を中心にして、種々の金属・合金材料における組織形成過程と組織制御の類例を学ぶ。

３．達成目標等

・構造材料の基本特性をその組織から説明することができる。

・材料選択にあたって材料科学的視点からその特徴を説明することができる。

・材料工学周辺の一般工学に関しての基礎知識を得る。

・工学と自然現象や人間社会との関わりを理解し、研究者や技術者として貢献できる能力を修得する。

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)

*This class will be held face-to-face.

* In this class, we will use Classroom to provide lecture files and to submit reports, as necessary.

1. Objective

Knowledges about the strength, hardness, toughness and brittleness of materials are necessary to use building, plant, equipment and device with confidence during long time. In this course, students will earn the effects of microstructure on the materials properties as well as inherent nature. In addition, students will learn the basic principle of the microstructure control technique.

2. Overview

Materials are roughly classified into structural materials that mainly utilize mechanical properties and functional materials that mainly utilize properties such as electricity, magnetism, and optics. In this class, students will learn structure control in various metal and alloy materials, mainly taking structural materials as an example.

3. Achievement goals

・ The purpose of this class is to help students explain the basic properties of structural materials from the viewpoint of microstructure.

・ The purpose of this class is to help students explain the characteristics of material selection from the viewpoint of material science.

・ This class is designed to help students gain the perspective needed to review basic knowledge about general engineering around material engineering.

・ This class is designed to help students gain the perspective needed to understand the relationship between engineering and natural phenomena and human society, and to acquire the ability to contribute as a researcher or engineer.

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

  寺坂 宗太  

  環境  

   

  後期 水曜日 5講時  

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。

  材料の強度と破壊 / Mechanical Properties and Fracture of Materials  

  渡邉 豊  

  工  

   

   

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)

機器･構造物の健全性を保証するための基礎となる材料の強度と破壊現象に関する学理を講じる。設計概念発展の歴史、破壊の現象論と事故事例を学んだ後に、固体の強度と破壊の基礎である塑性変形、強化機構、き裂進展のエネルギー論、き裂近傍の弾性応力場と応力拡大係数、き裂先端の塑性変形、破壊靱性、脆性破壊と延性破壊を理解する。最後に、構造物に生じ得る主要な経年劣化現象のうち、材質劣化としての熱時効脆化と中性子照射脆化、亜臨界き裂成長としての疲労、環境助長割れ、高温クリープを講ずる。

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)

The course will cover the scientific theories of strength of materials and fracture phenomena that are fundamental to assure the integrity of components and structures. After studying the history of design concept development, fracture phenomenology, and accident cases, the course will provide an understanding of the fundamentals of strength and fracture of solids: plastic deformation, strengthening mechanisms, crack growth energetics, elastic stress field and stress intensity factor near cracks, plastic deformation at crack tip, fracture toughness, brittle fracture, and ductile fracture. Finally, the major aging phenomena that can occur in structures will be discussed, including thermal aging and neutron irradiation embrittlement as material degradation, fatigue, environmentally assisted cracking, and high temperature creep as subcritical crack growth.