技術発表 () マテリアル工学実験支援 佐藤英男, 武田誠, 黒崎亘
平成 年度技術部研修会マテリアル工学実験支援 佐藤英男武田誠黒崎亘 Hideo Sato Makoto Takeda Wataru Kurosaki マテリアル工学科では マテリアル工学実験 Ⅰ Ⅱ Ⅲ を開講している われわれは この中でマテリアル工学実験 Ⅱ および Ⅲ における 5 テ マの支援を行っている 昨年度までは マテリアル工学実験 Ⅰ についても テ マの支援を行っていたが 新カリキュラム編成で今年度から ものづくり工房 での実習に移行した これらについては 今回報告しない 現在 マテリアル工学科では 専門科目シラバスに示す授業計画の下 教授 6 名 准教授 名 講師 3 名 技術部職員 3 名のスタッフによりマテリアル工学実験 Ⅱ Ⅲ( 各 テ マ ) を実施している 以下に支援テ マを示す 表. 支援実験テ マと対象年次マテリアル工学実験 Ⅰ 年次 ( 前期 水曜日 ) 平 年度より カリキュラム変更により分担がなくなる ( 電池特性 横田 武田 放電加工 鈴木 佐藤 ) マテリアル工学実験 Ⅱ 3 年次 ( 前期 木曜日 ) 引張試験 友田 佐藤 二元合金状態図 榎本 武田 マテリアル工学実験 Ⅲ セラミックスのインピーダンス測定 小桧山 佐藤 3 年次 ( 後期 木曜日 ) 振動反応(BZ 反応 ) 鈴木 武田 ダイオド トランジスタの回路特性 大貫 篠嶋 永野 黒崎 8~0 人 / 班 7 週 ) 引張試験材料の力学的挙動を端的明瞭に示す基本的な特性である 応力 ひずみ曲線 を求め 材料の機械的性質に関して理解を深める 引張試験機 ) 二元合金状態図 濃度未知の 合金の冷却曲線から 状態図を用い 濃度を決定する このとき 亜共晶および過共晶域の判断は 組織観察および硬度 (Hv) からおこなう
500 44 00.6.65 L( 液相 ) + +L 99 83 初晶温度 TL 共晶温度 TE 0 50(Wt%) 00 0 30 60 90 時間 (min) 図. 二元合金状態図と冷却曲線 図. 熱分析装置 3) セラミックのインピーダンス測定セラミック ( 固体電解質ジルコニア 3 種 ) を および 600 の温度でインピーダンス Z および角度 θ を測定し ボード図および複素平面図 ColeCole 図を描き ジルコニアインピーダンス特性を考察する 4) 振動反応 (BZ 反応 ) 典型的な BelousovZhabotinskii 反応として マロン酸 CH (COOH) と臭素酸カリウム (KBrO 3 ) を含むリン酸性溶液に硫酸マンガン (MnSO 4 6H O) を加える反応を取り上げこの反応を通して 反応速度と温度の関係について検討する アレニュウスプロットにより見かけの活性化エネルギ を求める k=ae E/RT 5) ダイオ ド トランジスタの回路特性マテリアル実験 Ⅱ 半導体の電圧電流特性 で理解したダイオードとしての半導体特性を 物質の種類での変化ではなく 基本的な回路の学習を行うことによって トランジスタの特性を測定から確認する 週目 ダイオードの動作原理 トランジスタの動作原理 固定バイアスアンプの回路図 週目 固定バイアス電流のベース電流測定 固定バイアス電流のコレクタ電流測定 増幅作用
マテリアル工学実験支援 学生実験と対応科目 工学部技術部 佐藤英男 総括技術長 武田誠 安全管理部門 黒崎亘 ものつくり部門 教員スタッフ教授 6 名准教授 名講師 3 名計 名 00 Technical Service 平成 年度技術部研修会 00 Technical Service マテリアル工学実験 Ⅰ 年次 ( 前期 水曜日 ) マテリアル工学実験 Ⅱ 3 年次 ( 前期 木曜日 ) マテリアル工学実験 Ⅲ 3 年次 ( 後期 木曜日 ) 支援実験テ マ 平 年度より カリキュラム変更により分担がなくなる 引張試験 友田 佐藤 二元合金状態図 榎本 武田 セラミックスのインピーダンス測定 小桧山 佐藤 振動反応 (BZ 反応 ) 鈴木 武田 ダイオ ド トランジスタの回路特性 大貫 篠嶋 永野 黒崎 8~0 人 / 班 7 週 00 Technical Service 引張試験実験担当教授 TA 技術職員で指導 目的では応力 ひずみ曲線は 材料の力学的挙動を端的明瞭に示す基本的な特性である この曲線を求める実験室的方法を体験して 材料の機械的性質に関して理解を深める さらに講義内容などを参考に 考察に加える課題を自分で考えて 記載する 実験 解析方法では 材料および試験片の準備方法 試験機と測定方法 3 データの解析 実験結果では 応力 ひずみ曲線 ( 公称および真 ) JIS に準じた材料特性値一覧表を示す 考察 実験結果の精度 得られた実験結果は文献のデータと比べてどうであるか材料間の相違は何によるものと考えるか 3 自分で考えた課題の考察 00 Technical Service 試験片の切り出し 寸法 材料の種類 {4 種類 } 真鍮 鉄 (Brass) (Iron ) アルミニュウム (uminums) 銅 (Copper) 銅 (Copper) アルミニュウム (uminums) 真鍮 (Brass) 鉄 (Iron ) 寸法 { 長さ 54.5mm 平行部 6.00mm 幅.46mm} { ワイヤー放電加工機 HS で加工 } 00 Technical Service ノギス マイクロメータ 読取り顕微鏡 ガス研磨板 研磨紙 バイス ケガキ棒 洗浄用アルコール キムワイプ等 00 Technical Service
試験片の取付方法 ( 軸説明 ) TON ロードセル側 引張条件 CHS 0mm/min CS 00mm/min RANGE 0% 写真発表 Canon 大 MVI_9.MOV 移動クロスヘッド側 00 Technical Service 00 Technical Service コンピュータ制御 今後使用予定 レポートの提出は教員に提出 00 Technical Service 00 Technical Service 二元合金状態図 500 44 冷却曲線を求めて 濃度を求める ( 電気炉 ),?% 組織を観察する ( 金属顕微鏡 ) 亜共晶試料過共晶試料 00 L( 液相 ).6.65 + +L 99.83 初晶温度 TL 共晶温度 TE 硬さ (Hv) を測定する ( マイクロビッカ ス硬度計 ),, 共晶組織, 固溶体 00 Technical Service 0 50(Wt%) 00 図. 二元合金状態図と冷却曲線 0 30 60 時間 (min) 90 00 Technical Service
500 44 500 44 00 00.6.65 + 99.83 初晶温度 TL 共晶温度 TE.6.65 + 99.83 0 50(Wt%) 00 図. 二元合金状態図と冷却曲線 0 30 60 時間 (min) 90 0 50(Wt%) 00 図. 二元合金状態図と冷却曲線 ビッカース硬度計 00 Technical Service 00 Technical Service 振動反応 (BZ 反応 ) 振動反応を通して 反応速度と温度の関係について検討する 反応速度 (V) 振動の周期 (ω) V は /ω で決定される アレニュウスプロットにより見かけの活性化エネルギ を求める k=ae E/RT BrO 3 + CH (COOH) + 4Mn + + 5H + BrCH(COOH) + 4 + 3HO () BrCH(COOH) + 4 + H O Br + 4Mn + + + CO + 5H + () Br + BrO 3 + 3CH (COOH) + 3 H + BrCH(COOH) + 3H O (3) CH(COOH) + 6 + H O + CO + 6Mn + + 6 H + (4) 全反応 3BrO 3 + 5CH (COOH) + 3 H + 3BrCH(COOH) + + 4CO + 5H O 00 Technical Service 00 Technical Service Mn + H O CO H + 紅色 無色 紅色 CH (COOH) 4 Mn + CH (COOH) BrO 3 BrCH(COOH) H O CO H + Br 硫酸マンガン 0.04M/L マロン酸 0.6M/L 臭素酸カリウム 0.3M/L ω CH (COOH) 3 BrO 3 H + H O BrCH(COOH) log /ω 振動反応の模式図 自己触媒過程 撹拌加熱 /T K 00 Technical Service 00 Technical Service 3
H O CO H + マテリアル工学科に対する技術部の教育 研究支援 旧カリキュラム ( 平成 年度入学者まで ) CH (COOH) CH (COOH) BrO 3 4 Mn + BrCH(COOH) H O CO H + CH (COOH) BrO 3 Br 3 BrCH(COOH) H + H O. マテリアル実験 Ⅰ ものづくり教育研究支援ラボ職員 :4 名. マテリアル実験 Ⅱ 技術部職員 : 名 3. 卒業論文および修士論文研究支援 4. マテリアル実験 Ⅲ マテリアルデザイン実習風景技術部職員 :3 名 自己触媒過程 振動反応の模式図 00 Technical Service マテリアル工学科に対する技術部の教育 研究支援 新カリキュラム ( 平成 年度入学者より ). 卒業論文および修士論文研究支援. マテリアルデザイン実習ものづくり教育研究支援ラボ職員 :4 名 3. マテリアル実験技術部職員 :3 名 マテリアルデザイン実習風景 ご静聴ありがとうございました 4