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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。
この科目ではClassroomを使用して講義資料と講義情報を発信する予定です。
Classroomにアクセスし、クラスコードを入力してください。
この授業では凝固の熱力学をまとめ，その実用材料における組織制御への応用を学ぶ．具体的には，高効率太陽電池を実現するシリコンの組織制御を論じた後，このシリコンの急冷凝固に伴うアモルファス化について最新の研究成果に基づき言及する．金属では，共晶系合金を急冷凝固して得られるアモルファス合金・金属ガラス化を学んだ後、新材料プロセスとして注目される積層造形および金属溶湯脱成分における凝固の特徴とその組織制御について学ぶ．
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")
Lecture documents and information will may be handed out through Classroom.
This class summarizes the thermodynamics of solidification and its application to microstructural control in practical materials. Specifically, we firstly discuss the microstructural control of silicon for high efficiency solar cells and then the amorphization of this silicon during rapid solidification will be discussed based on the latest research results. In metals, after learning about amorphous alloys and metallic glasses obtained by rapid solidification of eutectic alloys, we will learn about the characteristics of solidification and its microstructure control in Additive Manufacturing and Liquid Metal Dealloying, which are focus on as new material processes.
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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
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。
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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.
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（大学院シラバス・時間割・履修登録）にて確認すること。
我々の社会基盤構築において重要な種々の構造用金属材料について概説するとともに，材料組織制御の基礎および材料特性（主として力学特性）との関係について習得する．
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Various metallic materials which are important for infrastructures in our society are briefly introduced. Fundamentals of microstructure controls and their relations to materials properties (mainly, mechanical ones) will be learned.
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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。
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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.
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。
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学部シラバス・時間割(https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html)
この科目は、原則対面で授業を行います。
また、Google Classroomを使用して受講状況を確認したり、講義資料等を配布したりします。
Google Classroomから授業に関する案内も届きますので、随時確認をしてください。
１．目的
材料強度学を基礎とし，構造材料の性質およびその材料設計概念を学ぶ。
２．概要
外力下で使われる構造材料を対象とし，材料として使う際に問題となる点，問題点を克服しより高性能の材料を設計するための組織制御概念などを学ぶ。
構造材料の実例についても紹介する。
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。
材料の使用環境に合わせて，最適な構造材料を選択できる基礎的能力を修得する。
実用材料の強化の実例を理解し，性能向上を目指して材料を設計する基礎的能力を修得する。
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This class is taught face-to-face.
Google Classroom will be used to check the course status, distribute lecture materials, etc.
You will also receive information about the class from Google Classroom, so please check it as needed.
1. Purpose
This is a lecture to learn the mechanical properties of structural materials and the concept for material design, based on material strength.
2. Brief overview
This lecture covers structural materials used under external forces, deals with the issues arising for practical applications, and discuss the concept of microstructure control to design high-performance materials by overcoming the problems. Some examples of practical applications are also introduced.
3. Achievement target etc.
To master learning and educational goals, including A, B, C and K capabilities for this department.
To acquire the basic ability to select the most suitable structural material according to usage environment.
To understand actual examples of strengthening practical materials, and acquire the basic ability to design materials with the aim of improving performance.
超高齢社会において生体材料への期待は大きく、様々な機能・特性が要求されている。本演習では代表的な生体用金属材料であるチタン合金に着目し、加工熱処理に伴う材料組織変化の観察と機械的特性の評価を通しての金属材料の組織制御プロセスと基本的な特性の理解を目的とする。
In the super-aging society, expectations for biomaterials are high and various functions and properties are required. In this seminar, we will focus on titanium alloys, which are typical metallic biomaterials, and aim to understand the microstructure-controlling process and basic properties of metallic materials through the observation of their microstructural changes during thermomechanical treatment and evaluation of mechanical properties.
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ガスタービンやボイラーのようなエネルギー変換システムは，運転効率向上のため，高温化が図られており，高温環境が誘起あるいは加速する高温クリープや低サイクル疲労，あるいは高温酸化・硫化腐食等の発生が危惧されている．これらの損傷は経年劣化と呼ばれ，時間に伴い劣化が進行していく．本講義では，エネルギー変換システムにおける経年劣化，特に高温酸化を取り上げ，高温酸化のメカニズムに関し解説する．本講義の前半では高温酸化の事例とその抑制方法等に関し解説し，後半では高温酸化現象について討論形式で講義を進める．
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「tepchge」である．
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Due to improve the operation efficiency, gas temperature of energy conversion systems, such as gas turbines and boilers, gradually increases. As a result, degradation of the structures, such as high-temperature creep, low cycle fatigue or high-temperature oxidation and corrosion, etc. may be occurred. These damages are called “aged deterioration” or “degradation”.
In this lecture in the first half, the degradation in the energy conversion systems especially high-temperature oxidation is lectured, and the mechanism of high-temperature oxidation is explained. And in this lecture in the second half, presentation and discussion concerning high-temperature oxidation behavior of structures and materials are conducted.
In this lecture, Google Classroom may be used.
The class code is "tepchge".
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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。
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*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.
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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
現代社会で用いられている固体材料における様々な機能の発現メカニズムについて学び，その機能を発現，安定化，向上させる材料組成・組織制御技術に関する知識を得る．
２．概要
原子結合や組成，微細組織の制御に基づく材料機能の発現メカニズムを学び，構造材料，電子材料，光学材料，磁性材料，エネルギー変換材料，等の機能支配因子について論ずる．また，材料機能に深く関連する結晶構造，材料組成，微細組織等の観察・測定方法について学ぶ．
３．達成目標等
材料の各種機能の発現メカニズム，および，社会で使用されている各種機能材料に関する基礎知識を習得する．
４．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「d7o7nce」である．
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https://www.eng.tohoku.ac.jp/edu/syllabus-ug.html (JP Only)
1. Object
This lecture offers an opportunity to understand the origins of various physical and chemical functions of materials, which are necessary for the development of devices and equipment. The lecture will also focus on how to control and optimize the material functions for practical applications.
2. Summary
This lecture will discuss the relationship between atomic bonding/alignment in materials and various properties such as mechanical, thermal, electronic, optical, ionic, magnetic, and electrochemical properties. The operating principles of characterization techniques of morphology, structure, crystal structure, elemental composition, which are closely related to material functions, will be also lectured.
3. Goal
Students will understand the basic concepts of material functions and how to control them for practical applications.
4. Other
This lecture may be held with Google Classroom (class code : d7o7nce).