April 9, 2015 物理系314講義室 材料組織学１ 第１回 京都大学 工学部 物理工学科 材料科学コース （大学院 工学研究科 材料工学専攻） 辻 伸泰 京都大学 工学部 1995年 機械工学科 精密工学科 1897年 機械工学科第二学科 （旧 物理工学科） 採鉱冶金学科 鉱山学科 金属加工学科 冶金学科 航空工学科 物 理 工 学 科 235名 原子核工学科 117年の歴史 材料科学コース・材料工学専攻は、吉田キャンパス・物理系校舎に 全研究室が位置している。 2 京都大学 工学部 物理工学科 学部 大学院 工学研究科 材料科学コース 材料工学専攻 機械システム学コース 機械理工学専攻 宇宙基礎工学コース マイクロエンジニアリング専攻 航空宇宙工学専攻 原子核工学コース 原子核工学専攻 エネルギー応用工学コース エネルギー科学研究科 3 3 現在：12研究室，教員33名 講座 プロセス系 准教授 講師 材料設計工学 松原英一郎 市坪 哲 大石昌嗣 (GL) 表面処理工学 宇田哲也 畑田直之 韓 東麟（特定） 材料プロセス工学 物質情報工学 河合 潤 弓削是貴 材料設計工学 分野 ナノ構造学 物性系 先端材料物性学 材料物性学 機能系 先端材料機能学 材料機能学 教授 白井泰治 先端材料物性学 酒井 明 野瀬嘉太郎 助教 豊田智史 杉田一樹 黒川 修 量子材料学 田中 功 世古敦人 結晶物性工学 乾 晴行 岸田恭輔 構造物性学 辻 伸泰 柴田曉伸 先端材料機能学 安田秀幸 奥田浩司 森下浩平 磁性物理学 中村裕之 田畑吉計 和氣 剛 材質制御学 邑瀬邦明 深見一弘 北田 敦 機能構築学 杉村博之 岡本範彦 一井 崇 宇都宮徹 どの研究室も材料科学・物質科学を研究。高い研究アクティビティー： ばらつきの少ない教育・研究環境を提供する 4 進路 • 物理工学科 材料科学コース 55名 • 材料工学専攻 – 修士課程 38名 （京大・他研究科、他大学を含めれば95%以上が大学院に進学） – 博士課程 10名 • 就職先 – 民間企業・研究所 〜90% • 素材、重工・航空機、自動車、 • 環境・エネルギー、電気・電子 – 大学・公的研究所 〜10% 学界・産業界をリードする研究者・技術者を伝統的に輩出してきた。 5 三大材料 Metals（金属） Ceramics（セラミックス） Polymers（ポリマー） 6 金属学・冶金学（Metallurgy） u 化学冶金学（Chemical Metallurgy） 鉱物を金属に（製錬） 化学反応、平衡論、速度論、電気化学 高純度化（精錬） u 物理冶金学（Physical Metallurgy） 主に固体（結晶）金属の性質 内部微視構造に立ち入って解明 力学的性質、電気的性質、磁気的性質、光学的性質 7 金属学・冶金学をベースとした材料科学の体系 半導体 セラミックス 金属 生体材料 ポリマー 超電導工学 材料加工学 材料組織学 量子化学 腐食工学 磁性材料学 金属電子論 合金熱力学 結晶成長論 鋳造工学 電磁気学 破壊力学 転位論 精錬工学 電気化学 回折学 格子欠陥論 化学平衡論 反応速度論 結晶学 力学 物理学 化学熱力学 地学 化学 8 科学（Science）と工学（Engineering）にまたがり、 幅広い展開を可能とする材料学の絶妙な位置 Materials Science & Engineering 金属 材料学 高分子 セラミックス 工業材料 化学 物理 電気 材料学 材料学 地球科学 材料科学（理学） 機械 材料工学 土木 建築 9 金属の結晶構造 Body Centered Cubic (BCC：体心立方晶)� α-Fe, Mo, W, etc.� Face Centered Cubic� (FCC：面心立方晶)� γ-Fe, Al, Cu, Ni, etc.� Hexagonal Close Packed � (HCP：六方最密晶)� Ti, Mg, Zr, etc.� 10 金属材料は、化学組成が同一でも 内部組織が違うと大きく性質が異なる 日本刀の焼き入れ 11 金属中の構造（内部組織： Micro/Nano-structures）の階層性 電子・原子 ミクロ ナノ 超微細結晶粒 メゾ 部品・製品 転位サブ組織 非晶質 100nm 結晶格子 ナノ結晶粒 双晶組織 多結晶組織 電子雲 0.1nm 1Å 1nm 1µm 大 き さ 1mm 1m 12 材料の製造工程で内部組織が変化する 鉄鋼材料の製造工程 13 平衡状態図（Phase Diagram）は 材料を理解する地図 Fe-C系状態図 Al-Cu系状態図 本講義の目的 平衡状態図の成り立ちを熱力学の基礎から理解し、状態図が読 め、材料組織の形成を理解できるようにする。 14
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