理工学部Faculty of Science and Engineering
MTL100XB（材料工学 / Material engineering 100）マテリアルサイエンスMaterials Science
崎野 清憲Sakino KIYONORI
授業コードなどClass code etc
| 学部・研究科Faculty/Graduate school | 理工学部Faculty of Science and Engineering |
| 添付ファイル名Attached documents | |
| 年度Year | 2022 |
| 授業コードClass code | H5012 |
| 旧授業コードPrevious Class code | |
| 旧科目名Previous Class title | |
| 開講時期Term | 秋学期授業/Fall |
| 曜日・時限Day/Period | 木2/Thu.2 |
| 科目種別Class Type | |
| キャンパスCampus | 小金井 |
| 教室名称Classroom name | 各学部・研究科等の時間割等で確認 |
| 配当年次Grade | |
| 単位数Credit(s) | |
| 備考（履修条件等）Notes | |
| 他学部公開科目Open Program | |
| 他学部公開（履修条件等）Open Program (Notes) | |
| グローバル・オープン科目Global Open Program | |
| 成績優秀者の他学部科目履修制度対象Interdepartmental class taking system for Academic Achievers | |
| 成績優秀者の他学部科目履修（履修条件等）Interdepartmental class taking system for Academic Achievers (Notes) | |
| 実務経験のある教員による授業科目Class taught by instructors with practical experience | |
| SDGsCPSDGs CP | |
| アーバンデザインCPUrban Design CP | |
| ダイバーシティCPDiversity CP | |
| 未来教室CPLearning for the Future CP | |
| カーボンニュートラルCPCarbon Neutral CP | |
| 千代田コンソ単位互換提供（他大学向け）Chiyoda Campus Consortium | |
| カテゴリー＜理工学部＞Category |
機械工学科機械工学専修 学科専門科目 |
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Outline (in English)
The subject matter in this course is mean to provide prospective engineers with sufficient background and understanding of a physical behavior of industrial materials.
This course deals with atomic bonding, crystal structures, the internal structure of materials, both perfect and imperfect. It also treats kinetic problems of diffusion, phase transformations, and structure control. The study of solid and the relationship between structure and physical properties is an important component of modern engineering education.
By the end of the course, students should be able to know the followings:
－the relation between the inter-atomic force and physical property of materials.
－the state of crystallization by X-ray diffraction.
－several types of structure defects and these roles in metallic materials.
－the relation between an phase-equilibrium state and thermodynamics.
－the self-diffusion in the solid.
Before/after each class meeting, students will be expected to spend four hours to understand the course content.
Grading will be decided based on short reports: 20% and term-end examination: 80%.
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の概要と目的（何を学ぶか）Outline and objectives
1．材料のミクロな構造を理解する。
2．固体の熱力学と関連するさまざまな事象について理解する。
「機械の材料」で学んだ工業材料の性質と機能をミクロな材料組織の観点から理解を深める。
到達目標Goal
材料の物理的性質を原子間の結合力とそのエネルギーにより説明できる。
結晶構造をＸ線回折を利用して調べることができる。
格子欠陥の種類と役割を知ることができる。
相の平衡状態を熱力学的概念から理解できる。
固体中の原子の拡散について理解できる。
この授業を履修することで学部等のディプロマポリシーに示されたどの能力を習得することができるか（該当授業科目と学位授与方針に明示された学習成果との関連）Which item of the diploma policy will be obtained by taking this class?
ディプロマポリシーのうち、「DP1」と「DP2」と「DP4」に関連
授業で使用する言語Default language used in class
日本語 / Japanese
授業の進め方と方法Method(s)（学期の途中で変更になる場合には、別途提示します。 /If the Method(s) is changed, we will announce the details of any changes. ）
材料の性質を理解する上で不可欠な結晶構造や格子欠陥について述べる。さらに、熱力学の法則によって平衡状態での内部組織の変化を述べ、反応速度論を用いて物質が定常状態に達するための移動速度や時間について述べる。授業前半はWebを使用した遠隔授業になると思われる。詳細については、そのつど授業支援システム等を利用し指示する。適時、提出された課題に対してフィードバックを行う。
アクティブラーニング（グループディスカッション、ディベート等）の実施Active learning in class (Group discussion, Debate.etc.)
なし / No
フィールドワーク（学外での実習等）の実施Fieldwork in class
なし / No
授業計画Schedule
授業形態/methods of teaching：対面/face to face
※各回の授業形態は予定です。教員の指示に従ってください。
第1回[対面/face to face]：原子の構造
ボーアの原子モデルと電子配置の説明。各種原子間結合の種類と性質について述べる。
第2回[対面/face to face]：原子の構造と原子間力
固体の原子間結合について、結合力と結合エネルギーの関係から材料の弾性係数の大きさについて述べる。
第3回[対面/face to face]：原子間力のモデル化
原子間力のモデルを利用し、熱膨張係数などについて述べる
第4回[対面/face to face]：結晶学の基礎
７つの結晶系に対する格子定数との間の関係および単位胞の幾何学的要件について述べる。
第5回[対面/face to face]：X線回析とブラッグの条件
X線回析の原理とブラッグの条件について述べる。
第6回[対面/face to face]：X線回析と結晶構造解析
X線回析による結晶構造の決定について述べる。
第7回[対面/face to face]：格子欠陥
点欠陥、線欠陥そして面欠陥について述べる。さらに、格子間原子や原子空孔について述べる。
第8回[対面/face to face]：転位の基礎
まず、転位の概念について述べる。転位の種類と転位の進行方向、さらにバーガースベクトルについて述べる。
第9回[対面/face to face]：転位の役割
転位密度や転位の切り合いによって生じるジョグやキンクについて述べる。
第10回[対面/face to face]：固体の熱力学と平衡の概念
熱力学的平衡の概念、さらに結晶中の格子欠陥の平衡濃度について述べる。
第11回[対面/face to face]：エネルギーと平衡の概念
自由エネルギーとエントロピー
第12回[対面/face to face]：反応速度
物質が平衡に達するまでの速度について、熱活性化エネルギーとアーレニウスの式を用いて述べる。
第13回[対面/face to face]：固相における拡散
固体中の原子の拡散について述べる。また、定常拡散について、フィックの第１法則を用いて述べる。
第14回[対面/face to face]：非定常拡散
固体中の原子の非定常拡散について、フィックの第２法則を用いて述べる。
授業時間外の学習（準備学習・復習・宿題等）Work to be done outside of class (preparation, etc.)
【本授業の準備・復習等の授業時間外学習は、4時間を標準とする】予めシラバスに目を通し、その各回の授業内容に対応したテキストの箇所を予習する。授業終了後はできる限りその日のうちに作成したノートを読み返し、内容を十分理解する。また、授業内でおこなった演習問題や課題は必ず理解する。
テキスト（教科書）Textbooks
特定の教科書は使用しない。
授業内容に則した資料を配付し、それを中心に授業を進める。
参考書References
バレットほか著、井形、堂山、岡村訳：「材料科学1」、培風館（1970年）。
購入を推奨する。
成績評価の方法と基準Grading criteria
評価方法：授業における演習問題と期末試験により総合的に評価する。
その場合は、演習問題(20%)、期末試験(80%)とする。
評価基準：本科目において設定した達成目標を60%以上達成している学生を合格とする。
学生の意見等からの気づきChanges following student comments
授業が理解できるようにゆっくり、丁寧に説明する。
各回に行う演習問題の解答を丁寧に行う。
学生が準備すべき機器他Equipment student needs to prepare
関数電卓を携帯するように。授業や演習問題に取り組む際、使用することがある。
その他の重要事項Others
授業出席回数は成績評価には反映しない。
授業の最後に行う演習問題は評価の参考にする。
授業中の私語は厳禁。
注意された学生は授業評価に反映される場合がある。