| 開講学期／Course Start | 2026年度／Academic Year 前期／First |
|---|---|
| 開講曜限／Class period | 火/Tue 5 , 火/Tue 6 |
| 授業区分／Regular or Intensive | 週間授業 |
| 対象学科／Department | 機械航空創造系学科材料工学コース／Department of Mechanical Aerospace and Materials EngineeringCourse of Materials Science and Engineering,システム理化学科物理物質システムコース／Department of Sciences and InformaticsCourse of Physics and Materials Sciences |
| 対象学年／Year | 3年 , 4年 |
| 授業科目区分／Category | 教育課程 システム理化学科 |
| 必修・選択／Mandatory or Elective | 選択 |
| 授業方法／Lecture or Seminar | 講義科目 |
| 授業科目名／Course Title | 材料科学B（後半８週）／Materials Science B |
| 単位数／Number of Credits | 1 |
| 担当教員名／Lecturer | 亀川 厚則 (システム理化学科物理物質システムコース) |
| 時間割コード／Registration Code | J4096 |
| 連絡先／Contact | 亀川 厚則(X204 / 0143-46-5642 / kamegawa@muroran-it.ac.jp) |
| オフィスアワー／Office hours | 亀川 厚則(水曜日 / 13:00 – 15:00 / 予めメール連絡ください。) |
| 実務経験／Work experience |
| 更新日／Date of renewal | 2026/02/08 |
|---|---|
| 授業のねらい ／Learning Objectives |
材料（金属や無機固体）の状態図の見方と利用方法を理解し、状態図と固体の相平衡との関係を修得することを目的とする。 ／ The aim of this course is to understand how to read and utilize phase diagrams for materials (metals and inorganic solids) and to acquire knowledge of the relationship between phase diagrams and phase equilibria in solids. |
| 到達度目標 ／Outcomes Measured By: |
(1) 状態図の基本用語と概念を理解し、固体の相平衡との関係を説明できる。 (2) 二元系状態図を読み取り、相の種類および相分率を求めることができる。 (3) 状態図を材料設計や材料プロセスの基礎資料として活用できる。 ／ (1) Students will be able to explain the basic terminology and concepts of phase diagrams and their relationship to phase equilibria in solids. (2) Students will be able to read binary phase diagrams and determine the phases present and their phase fractions at given temperatures and compositions. (3) Students will be able to apply phase diagrams as basic tools in materials design and materials processing. |
| 授業計画 ／Course Schedule |
総授業時間数（実時間）：12時間 = = = 第1回：状態図を学ぶ意義と基礎概念 状態図の役割と材料設計・プロセス設計との関係を概観したうえで、状態図理解に必要な基礎概念を学ぶ。相（phase）の定義、物質の三態（固体・液体・気体）、相変態、平衡と非平衡、状態変数（組成・温度・圧力）、状態図の種類（T–x図、P–T図）を扱う。 – 第2回：溶体の熱力学 状態図の熱力学的背景として溶体の基礎を理解する。固溶体（置換型・侵入型）、理想溶体、混合の自由エネルギー変化、混合エンタルピーと混合エントロピー、正則溶体近似、活量および化学ポテンシャルの概念を扱う。 – 第3回：自由エネルギーと相平衡 相平衡が自由エネルギーによって決まることを理解する。ギブス自由エネルギー、自由エネルギー–組成曲線（G–x曲線）、安定相と準安定相、共通接線則、相分離条件を扱う。 – 第4回：二元系状態図の読み方 二元系平衡状態図の基本的な読み方を学ぶ。液相線・固相線・固溶限、タイラインの考え方、てこの原理による相分率計算、組成と相割合の求め方を扱う。 – 第5回：不変系反応（液相を含む反応） ギブスの相律、不変系反応の定義、共晶反応および包晶反応、三相平衡、冷却過程における組織形成を扱う。 – 第6回：不変系反応（固相反応） 共析反応、拡散を伴う相変態、組織形成との関係を扱う。 – 第7回：状態図の応用と実材料への展開 状態図が実際の材料設計や材料プロセスにどのように活用されるかを学ぶ。Fe–C状態図と鋼の熱処理、はんだ材料、半導体材料、水素吸蔵合金を例に、状態図を用いた材料設計を扱う。 – 第8回：最終試験 = = = 講義内容の理解度を評価するための試験を実施する。 ／ Total Class Hours: 12 hours = = = Lecture 1: Introduction to phase diagrams and basic concepts. Phases, states of matter, phase transformations, equilibrium/non-equilibrium, state variables (composition, temperature, pressure), and types of phase diagrams. – Lecture 2: Thermodynamics of solutions. Solid solutions, ideal solutions, Gibbs free energy of mixing, enthalpy/entropy of mixing, regular solution model, activity, and chemical potential. – Lecture 3: Free energy and phase equilibria. Gibbs free energy, G–x curves, stable/metastable phases, common tangent rule, and phase separation. – Lecture 4: Reading binary phase diagrams. Liquidus, solidus, solvus, tie lines, lever rule, and phase fraction calculation. – Lecture 5: Invariant reactions (with liquid). Phase rule, eutectic and peritectic reactions, three-phase equilibria, and microstructure formation. – Lecture 6: Solid-state invariant reactions. Eutectoid reactions and diffusion-controlled transformations. – Lecture 7: Applications. Fe–C diagram, heat treatment of steels, solder, semiconductors, and hydrogen storage alloys. – Lecture 8: Final examination. = = = Students are expected to prepare before and review after each lecture. |
| 教科書 ／Required Text |
Moodleで講義資料を配付する。 |
| 参考書等 ／Required Materials |
材料組織学 杉本孝一 [ほか] 著 朝倉書店 1991(ISBN:4254240112)
材料系の状態図入門 坂公恭著 朝倉書店 2012(ISBN:4254201478) 金属組織学 須藤一, 田村今男, 西澤泰二共著 丸善 1972金属組織学 須藤一, 田村今男, 西澤泰二共著 丸善 2004(ISBN:4621082434) 図解合金状態図読本 横山亨著 オーム社 1974(ISBN:4274084213) |
| 教科書・参考書に関する備考 |
教科書の指定はありません。 教科書の代替として、講義資料をMoodleにアップロードします。 参考資料として、以下のURLも参照してください。 https://u.muroran-it.ac.jp/hydrogen/ ／ No textbook is required. Lecture materials will be provided via Moodle. For reference, see: https://u.muroran-it.ac.jp/hydrogen/ |
| 成績評価方法 ／Grading Guidelines |
レポート、小テストおよび最終試験の成績により評価する。100点満点中60点以上を合格とする。再試験は行わない。 各到達目標の評価方法は、次のとおりとする。 (1) レポートおよび小テストにおいて記述問題を課し、達成度を評価する。 (2) レポートおよび最終試験において記述問題および演習問題を課し、達成度を評価する。 ／ Grades will be based on reports, quizzes, and the final examination. A score of 60 or higher out of 100 is required to pass. No re-examination will be offered. Evaluation of each learning outcome will be conducted as follows: (1) Achievement will be assessed through written questions in reports and quizzes. (2) Achievement will be assessed through written and calculation problems in reports and the final examination. |
| 履修上の注意 ／Notices |
講義内容の理解度を評価するため、試験を実施する。 レポートを不鮮明な画像でメール添付により提出する事例が見られる。メールで画像を提出する場合は、画像サイズおよび鮮明さを必ず確認したうえで提出すること。不鮮明な場合は、判読不能なレポートとして扱うことがある。 授業の変更や緊急時の連絡は、授業中またはMoodle等を通じて通知する。 ／ An examination will be conducted to assess understanding of the lecture content. Some reports have been submitted as unclear image files by email. When submitting reports as image attachments, students must check the image size and clarity before submission. Unclear images may be treated as unreadable reports. Class changes and emergency announcements will be communicated during class or via Moodle. |
| 教員メッセージ ／Message from Lecturer |
状態図は、構造材料から電子・磁気デバイスなどの機能材料に至るまで、材料科学および材料工学において重要な基礎情報です。本科目では、さまざまな材料の二元状態図の読み方と、それに対応する微細構造の理解を身につけることを目標とします。また、状態図が相平衡の熱力学に基づいて決定されていることについても学びます。状態図は、研究室での研究活動や、将来技術者として行う材料合成・材料設計において重要な指針となります。 ／ Phase diagrams provide essential information in materials science and engineering, from structural materials to functional materials such as electronic and magnetic devices. This course aims to develop students’ ability to read binary phase diagrams and to understand the corresponding microstructures of various materials. Students will also learn that phase diagrams are determined based on the thermodynamics of phase equilibria. Phase diagrams serve as important guidelines for materials synthesis and design in future laboratory work and engineering practice. |
| 学習・教育目標との対応 ／Learning and Educational Policy |
学生便覧「学習目標と授業科目との関係表」参照 ／ See the “Table of Correspondence between Learning Objectives and Courses” in the Student Handbook. |
| 関連科目 ／Related course |
履修しておくことが望ましい科目 「基礎化学」、「物質科学」、「物理化学」、「結晶構造学」 関連科目 「材料科学Ａ」、「卒業研究」 ／ Recommended prerequisite courses: Fundamental Chemistry, Introduction to Materials Science and Engineering, Physical Chemistry, Crystal Structures Related courses: Materials Science A, Undergraduate Research |
| 備考 ／Notes |
メールで問い合わせる場合は、科目名および要件を明示すること。 問い合わせ先：kamegawa@muroran-it.ac.jp ／ When making inquiries by email, please clearly state the course name and your request. Contact: kamegawa@muroran-it.ac.jp |