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2025年度 (最新) 学院等開講科目 物質理工学院 材料系

金属工学実験第三

開講元
材料系
担当教員
村石 信二 / 河村 憲一 / 大井 梓 / 春本 高志 / 寺田 芳弘 / 安井 伸太郎 / 野平 直希 / 小鯖 匠 / 段野下 宙志 / SONG JUNDONG / 松村 隆太郎 / 宮澤 知孝 / 渡邊 玄 / OH MINHO / 栗岡 智行 / 永島 涼太
授業形態
実験等
メディア利用科目
-
曜日・時限
(講義室)
クラス
-
科目コード
MAT.M352
単位数
002
開講時期
2025年度
開講クォーター
4Q
シラバス更新日
2025年3月19日
使用言語
日本語

シラバス

授業の目的(ねらい)、概要

【概要】
金属工学は,金属物理学,金属化学,金属材料学,金属加工学など,広範な分野を含む学問である。本実験では,金属工学を専門とする学生が習得すべき基本的な実験技術や解析方法を学ぶ。具体的には,金属の物理的・化学的・機械的特性の評価法を実践し,各種材料の特性を科学的に分析する手法を身につける。
【ねらい】
本実験を通じて,金属工学における実験手法を体系的に習得し,理論と実践の両面から理解を深めることを目的とする。 また,金属の物理的・化学的性質が材料特性に与える影響を考察し,金属組織と特性の関連性を理解する力を養う。さらに,実験データの適切な処理,考察,報告書作成を通じて,論理的な分析力と技術的な表現力の向上を目指す。

到達目標

1. 金属薄膜の作製と特性評価
銀・金薄膜の蒸着プロセスを理解し,電気抵抗率や光学特性を測定できる。
2. 金属材料の磁気特性の評価
振動試料型磁力計(VSM)測定により,金属材料の磁気特性の評価ができる。
3. 金属の腐食と酸化のメカニズムの理解
ステンレス鋼の腐食特性を評価し,分極曲線を用いて腐食速度を解析できる。
高温酸化実験を通じて,酸化皮膜の形成と成長挙動を分析できる。
4. 力学特性と温度・ひずみ速度依存性の評価
異なる温度・ひずみ速度条件での引張試験を行い,転位の熱活性化過程を理解する。
構造材料の応力-ひずみ応答を解析し,組織との関連を考察できる。
5. 組織制御と材料設計の考察
優れた力学特性を得るための組織制御手法を議論できる。
6. 総合討論・発表スキルの向上
実験結果をまとめ,発表・議論するスキルを身につける。

キーワード

金属薄膜,蒸着,電気抵抗率,光学特性,磁気特性,振動試料型磁力計(VSM),腐食,分極曲線,高温酸化,酸化皮膜,力学特性,応力-ひずみ特性,ひずみ速度依存性,転位の熱活性化過程,組織制御,材料設計

学生が身につける力

  • 専門力
  • 教養力
  • コミュニケーション力
  • 展開力 (探究力又は設定力)
  • 展開力 (実践力又は解決力)

授業の進め方

班分け・実験日は,ガイダンスでの担当教員の指示にしたがう

授業計画・課題

授業計画 課題
第1回 ガイダンス ガイダンスの内容を理解する
第2回 金属薄膜:銀薄膜の蒸着と電気抵抗率その場測定 薄膜蒸着の原理、膜厚と電気抵抗率の関係が理解できる
第3回 金属薄膜:Au薄膜およびAuナノ粒子の光学特性 金属ナノ粒子の光学特性が理解できる
第4回 振動試料型磁力計による強磁性金属・合金の磁化測定1: Ni及びNi-Cu合金の磁気特性 振動試料型磁力計を使ってNi及びNi-Cu合金の磁気特性が測定できる
第5回 振動試料型磁力計による強磁性金属・合金の磁化測定2: 純Fe単結晶の結晶磁気異方性 振動試料型磁力計を使って純Feの磁気特性が測定できる
第6回 金属の水溶液腐食①:平衡論 ステンレス鋼の腐食特性を解析できる
第7回 金属の水溶液腐食②:速度論 分極曲線から腐食速度の解析ができる
第8回 金属の腐食と酸化:金属の高温酸化① (試料準備と酸化実験) 金属の高温酸化実験の試料準備と酸化実験ができる
第9回 金属の腐食と酸化:金属の高温酸化② (酸化皮膜の同定と成長速度) 酸化皮膜の同定と成長速度の解析ができる
第10回 力学特性と組織①:力学特性に及ぼす温度・ひずみ速度の影響の理解 転位の熱活性化過程を理解できる
第11回 力学特性と組織②:純金属の異なる温度・ひずみ速度における引張試験 変形の活性化体積と活性化エンタルピーを求めることができる
第12回 力学特性と組織③:熱履歴の異なる実用構造用材料を用いた力学特性の評価 応力ひずみ応答と組織とを関連づけることができる
第13回 力学特性と組織④:総合討論: 優れた力学特性を得るための組織制御指針 力学特性を向上に向けた組織制御のための議論ができる
第14回 総合討論・発表会 実験内容を発表し、総合的な議論ができる

準備学修(事前学修・復習)等についての指示

学修効果を上げるため,教科書や配布資料等の該当箇所を参照し,「毎授業」授業内容に関する予習と復習(課題含む)をそれぞれ概ね50分を目安に行うこと。

教科書

講義日に担当教員から配布されるか,あるいは「Science Tokyo LMS」システムから,各テーマについて講義資料をダウンロードして持参する。

参考書、講義資料等

特になし。

成績評価の方法及び基準

出席とレポート

関連する科目

  • MAT.M351 : 金属工学実験第二

履修の条件・注意事項

特になし