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 授業科目
 Course Title
機械材料特論
Advanced Mechanical Materials
 担当者
 Instructor
准教授 寺島 岳史  前学期 木曜日2時限
 単 位
 Credit
2

関連するディプロマポリシー Related Diploma Policy
時代の課題と社会の要請に応えた専門的知識と技能/Expert knowledge and skills to address the issues of the age and the demands of society
 
到達目標 Target to be Reached
本講義の到達目標は、受講生が以下の知識を基とし、材料の特性とその起因となるしくみを理解する能力を身につけることである。(1)微視的、巨視的に見た金属の構造、(2)化学的、物理的、機械的性質、(3)純金属、合金の組成と状態、(4)強化機構、(5)加工性、(6)非金属材料の種類、構造、性質、成形。
また、ディプロマシーおよびカリキュラムポリシーに従い、時代の課題と社会の要請に応えた専門的知識と技能を学べるようにカリキュラムを編成している。機械材料に要求される条件は、安全性、省エネ、環境調和など年々厳しくなっており、それに対応して新材料が開発されている。機械材料を通していかにして社会の要請に答えていくかを学ぶ。設計関連の講義を履修しようと計画している者は、あわせて本講義を履修することが望ましい。

 
授業内容 Course Content
高度な機械・機器を製作するには材料を適切に選択し、適切な方法で形状や機能を創成することが必要である。場合によっては、材料改質、材料開発も必要となる。本講義ではこのような観点から、材料の微視的・巨視的構造、さらに材料選定の基礎となる物理的・機械的性質、ならびに加工特性を学ぶ。
 
授業計画 Course Planning
以下の授業計画に沿って14回の講義を予定している。 時間の関係で若干前後する場合もある。
教科書を読んでいることを前提に講義するので、予習として①各回の該当ページをあらかじめ読んでくること、②分からない用語は下線を引いて自分なりに調べておくこと、の2点が必要である。
復習としては、講義ノートを作成し、教科書の章末問題などを解いて理解を深めることが大事である。
なお、予習と復習を合わせて各回あたり約4時間の自己学習が必要である。

1.ガイダンス/なぜ機械工学で材料学を学ぶのか
まず、シラバス記載事項について確認する。機械材料学とはどうゆう学問なのか、学習の仕方、講義全体の概要等をつかむ。
(1)材料の基本的特性 (2)機械の分類、機械の性能 (3)材料の分類と種類および特性
2.材料の構造
材料の特性は原子の結合と大きく関係していることを学ぶ。【予習】教科書第2章を読んでくる。
(1)原子の構造 (2)原子間結合 (3)L-Jポテンシャル(4)結晶構造 (5)結晶組織
3.材料の強さと変形1 :材料の変形
材料の力が加わったときに、どのような変形と破壊を生じるかについて学び、さらに変形と破壊の生じる機構についてマクロ的視点とミクロ的視点から材料の力学的基礎知識を修得する。【予習】教科書第3章を読んでくる。
(1)弾性変形 (2)塑性変形  (3) 転位  (4)バーガースベクトル  (5)転位の増殖
4.材料の強さと変形 2:強化機構と破壊
金属材料の強化機構および破壊について学ぶ。【予習】教科書第3章を読んでくる。
(6)強化機構 (7)材料の疲労破壊
5.平衡状態図1:自由度と平衡状態図の読み方
合金の組成と温度の関係を表す平衡状態図について、その読み取り方および利用の仕方について学習する。【予習】教科書第4章を読んでくる。
(1)平衡状態図 (2)相律 (3)二元合金状態図
6.平衡状態図2 :拡散・高温変形
原子の拡散現象は固体でもおこる。拡散と温度と濃度勾配の関係を学ぶ。【予習】教科書第5章を読んでくる。
(4)拡散機構 (5)フィックの法則 (6)高温変形
7.中間試験と解説
ここまでの内容について中間試験を実施する。終了後テスト内容についての解説を行い、あわせて質問を受け付けることにより、知識の整理と重要項目の記憶の定着を図る。
8.相変態と熱処理
材料加工において重要な相変態と熱処理について、鉄鋼材料を例にして学習し、さらに、熱処理における回復と再結晶、時効と析出のような組織制御に関する基礎的な事項について学ぶ。【予習】教科書第6章を読んでくる。
(1)相変態 (2)熱処理 (3)回復と再結晶 (4)時効
9.材料の製造と加工
鉱物から板や棒材を作りだす一次加工、およびそれらを所用の形状や寸法に加工する二次加工について学ぶ。【予習】教科書第8章を読んでくる。
(1)金属素材の製造法 (2)塑性加工 (3)接合
10.鉄鋼材料1 :鋼の状態図と組織
金属の中で最も広く利用されている鉄鋼材料について種類と特性、特に機械的性質について学ぶ。【予習】教科書第9章を読んでくる。
(1)炭素鋼および合金鋼の状態図と組織 (2)機械構造用鋼
11.鉄鋼材料2 :工具鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼
工具鋼、ステンレス鋼、耐熱鋼について学ぶ。【予習】教科書第9章を読んでくる。
(3)工具鋼 (4)ステンレス鋼 (5)耐熱鋼
12.非鉄金属材料1 :アルミニウム合金、チタン合金
非鉄金属は、その金属元素の特徴を有し、そのまま純金属として利用されるものもあるが、多くは合金にして用いられる。ここではアルミニウム合金、チタン合金を例に取り上げて学ぶ。【予習】教科書第10章を読んでくる。
(1)アルミニウムおよびアルミニウム合金 (2)チタンおよびチタン合金
13.高分子、セラミックス材料
高分子(プラスチック)やセラミックスは金属材料にはない特性を持ち、その特性を効果的に応用する部材として用いられている。これらについて学ぶ。【予習】教科書第11章を読んでくる。
(1)高分子材料 (2)無機材料 
14.期末試験
ここまでの内容について期末試験を実施する。終了後テスト内容についての解説を行い、あわせて質問を受け付けることにより、知識の整理と重要項目の記憶の定着を図る。

 
授業運営 Course Management
授業は講義形式で行い、演習を交えながら説明する。授業運営の詳細については初回授業時間中に改めて説明する。
中間試験と学期末試験を実施する。
講義に関係することをWebSt@tionやdotCampusのお知らせに配信することがあるので必ず授業前に確認すること。

 
評価方法 Evaluation Method
中間試験30点+学期末試験70点
 
オフィスアワー Office Hour (s)
木曜日4限 (6号館403号室),もしくはメールでアポイントをとってもらえれば随時受け付ける(terajima@kanagawa-u.ac.jp)。
 
使用書 Textbook (s)
日本機械学会『機械材料学』初版[丸善(JSMEテキストシリーズ)]2008


 
 
 
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