マテリアル工学実験２

Experiment in Materials Engineering 2

9982122

82MMMMS202

古江　広和、向後　保雄、田村　隆治、Alexandre Foggiatto、大矢　豊大、山本　貴史、小嗣　真人

Yasuo Kogo, Ryuji Tamura, Hirokazu Furue, Yutaka Oya, Takahumi Yamamoto

2024年度後期

2nd semester FY2024

金曜3限、金曜4限、金曜5限

Friday 3rd, 4th and 5th periods

先進工学部　マテリアル創成工学科

Department of Materials Science and Technology, Faculty of Advanced Engineering

2.0単位

実験

Experiment

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① [対面]対面授業/ [On-site] On-site class

材料工学を物理、化学、機械工学系の3分野に分け、主に化学分野における基本的な材料合成技術、物性評価、計測技術の修得を目的とする｡　
本授業は主に、カリキュラムポリシー3項に基づいており、材料工学の専門家としての能力を養うための「専門科目」の一つである。

Material engineering is divided into three fields: physics, chemistry, and mechanical engineering, and the main purpose is to acquire basic material synthesis technology, physical property evaluation, and measurement technology in the chemical field.

物性評価実習においては試料合成装置や物性評価機器を実際に操作し、更に得られた実験結果の解析を通して材料合成および分析評価の理解を深めることを目標とする。

本科目は、当学科の定めるディプロマポリシー「既存の工学の枠を超えて、自由な発想で基礎科学の融合と展開を図り、産業の発展に寄与する新しい材料と新しい工学を創出する」に該当する科目である。

In the physical property evaluation training, the goal is to deepen the understanding of material synthesis and analytical evaluation by actually operating the sample synthesizer and physical property evaluation equipment and analyzing the obtained experimental results.

物理、化学、機械工学系の基本的な実験技術を身につける。また、得られたデータを適切に処理、解析し、実験報告書としてまとめ、プレゼンする能力を修得する。

Acquire basic experimental skills in physics, chemistry, and mechanical engineering. In addition, students will acquire the ability to appropriately process and analyze the obtained data, summarize them in an experimental report, and present the report.

リンク先の [評価項目と科目の対応一覧]から確認できます（学部対象）。
履修登録の際に参照ください。
​You can check this from “Correspondence table between grading items and subjects” by following the link(for departments).
https://www.tus.ac.jp/fd/ict_tusrubric/​​​

実験は、予習が不十分の場合、授業中に実験内容を理解できず、また、安全上の問題も生じるため、事前に下記の実験テキストおよび安全テキストを良く読み十分に準備を行うこと。

If the preparation for the experiment is insufficient, you will not be able to understand the contents of the experiment during the lesson, and safety problems will occur. Therefore, read the following experiment texts and safety texts carefully and prepare thoroughly in advance.

課題に対する作文　Essay／小テストの実施　Quiz type test／ディベート・ディスカッション　Debate/Discussion／グループワーク　Group work／プレゼンテーション　Presentation／反転授業　Flipped classroom

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【予習】
実験テキストを用いて実験の目的、方法、手順などを十分に把握・予習し、その内容を実験ノートにまとめた上で実験回に臨むこと。また、実験を安全に行うために必要な安全の知識を教科書指定の安全テキスト、参考書指定の「実験を安全に行うために」、「続 実験を安全に行うために」などを用いて十分に予習し、重要な項目を実験ノートに箇条書きすること。なお、安全に関する諮問に合格しないと実験に着手させないので注意すること。

【復習】
レポートをまとめるにあたって、まず、実験内容と実験で体験したことについて復習し、データ等を十分に整理したうえでノートにまとめる。これを元にチェックリストを確認しながらレポートを作成すること。また、講評のコメントを次に行う実験のレポートの作成の際に生かすこと。　

【Preparation】
Use the experiment textbook to fully understand and prepare for the purpose, method, procedure, etc. of the experiment, summarize the contents in the experiment notebook, and then go to the experiment. In addition, it is sufficient to use the safety textbook-designated safety textbook, "to carry out the experiment safely", "to carry out the subsequent experiment safely", etc. specified in the textbook, etc. Prepare for and list important items in your lab notebook. Please note that the experiment will not be started unless you pass the safety consultation.

【Review】
In compiling the report, first review the contents of the experiment and what you experienced in the experiment, and after thoroughly organizing the data etc., summarize it in a notebook. Create a report while checking the checklist based on this. Also, make use of the comments in the comments when creating the report for the next experiment.

出欠、実験態度、レポート等を総合して評価する｡　

Comprehensive evaluation of attendance, experimental attitude, reports, etc.

・S：到達目標を十分に達成し、極めて優秀な成果を収めている
・A：到達目標を十分に達成している
・B：到達目標を達成している
・C：到達目標を最低限達成している
・D：到達目標を達成していない
・-：学修成果の評価を判断する要件を欠格している

・S：Achieved outcomes, excellent result
・A：Achieved outcomes, good result
・B：Achieved outcomes
・C：Minimally achieved outcomes
・D：Did not achieve outcomes
・-：Failed to meet even the minimal requirements for evaluation

N

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教科書および一部の参考書は、MyKiTS (教科書販売サイト) から検索・購入可能です。
​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/​​​

It is possible to search for and purchase textbooks and certain reference materials at MyKiTS (online textbook store).
​​https://mirai.kinokuniya.co.jp/tokyorika/

2024年度 2AM マテリアル工学実験テキスト（テキストは配布する）
化学同人編集部編「実験データを正しく扱うために」（化学同人、2005年以降刊行のもの）　
化学同人編集部編「実験を安全に行うために」（化学同人、2005年以降刊行のもの）
化学同人編集部編「続 実験を安全に行うために」（化学同人、2005年以降刊行のもの）

2024 2AM Material Engineering Experiment Text (text will be distributed)
"To handle experimental data correctly" edited by Kagaku-Dojin editorial department (Kagaku-Dojin, published after 2005)
"For Safe Experiments" edited by Kagaku-Dojin Editorial Department (Kagaku-Dojin, published after 2005)
Kagaku-Dojin editorial department ed. "To carry out continued experiments safely" (Kagaku-Dojin, published after 2005)

【予習・復習】
各回　予習1.5 h　復習1.5 h

１．ガイダンスおよび安全講習
実験に対する心構え、および、安全に関する基本事項を学ぶ

２．３．４．　電気抵抗の温度依存性−金属と半導体の比較−
価電子帯、禁制帯、伝導帯、フェルミエネルギー、熱起電力、熱抵抗、ゼーベック係数を理解する。

５．６．７．　絶縁体の誘電物性
電荷、絶縁体（誘電体）、誘電率、電場、電気双極子、コンデンサー、分極、強誘電体、自発分極、電束密度、 電気回路、過渡現象、ダイオード、整流作用、平滑化について理解する。

８．９．１０．フェーズフィールド法による金属組織シミュレーション
フェーズフィールド法の理論的背景を理解する。Pythonによるプログラミングを行う。微細組織シミュレーションを実施し、物性の理解につなげる。

１１．１２．１３．相と物性
相図、相転移、てこの原理、相律、温度測定、かたさ試験を理解する。

１４．１５．１６．金属材料の機械的性質
応力、ひずみ、フックの法則、応力−ひずみ線図、弾性率、強さ、引張りについて理解する。

１７．１８．１９．金属材料の時効硬化
金属材料強化法、時効硬化、硬さ試験、GPゾーン を理解する。

【Preparation and Review】
Preparation 1.5 h, Review 1.5 h

1. Guidance and safety training
Learn the basics of preparing for experiments and safety

2.3.4. Temperature dependence of electrical resistance-Comparison of metal and semiconductor-
Understand the valence band, forbidden band, conduction band, Fermi energy, thermoelectromotive power, thermal resistance, and Seebeck coefficient.

5.6.7. Insulator dielectric properties
Understand charge, insulator (dielectric), permittivity, electric field, electric dipole, condenser, polarization, ferroelectric, spontaneous polarization, electric flux density, electric circuit, transient phenomenon, diode, rectifying action, smoothing.

8.9.10. Phase-Field simulation of dendrite growth
Theoretical background of the phase-field method / programming in Python / microstructure simulation and understanding physical properties.

11.12.13. Phase and physical characteristics
Understand phase diagrams, phase transitions, phase rule, phase rule, temperature measurements, and hardness tests.

14.15.16. Mechanical properties of metallic materials
Understand stress, strain, Hooke's law, stress-strain diagram, modulus of elasticity, strength, and tension.

17.18.19. Age hardening of metallic materials
Understand metal material strengthening methods, age hardening, hardness testing, and GP zones.

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