2017年度 高温物理化学−金属の高温酸化 Physical Chemistry for High Temperature Processes -Oxidation of Metals-
- 開講元
- エネルギーコース
- 授業形態
- 講義
- メディア利用科目
- 曜日・時限(講義室)
- 金5-6(S8-501)
- クラス
- -
- 科目コード
- ENR.J404
- 単位数
- 1
- 開講年度
- 2017年度
- 開講クォーター
- 3Q
- シラバス更新日
- 2017年3月17日
- 講義資料更新日
- -
- 使用言語
- 英語
- アクセスランキング
-
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講義の概要とねらい
【講義の概要】本講義では，高温における金属の酸化現象を理解する上で必要となる熱力学と反応速度論を学ぶ．熱力学では，金属とその表面に形成する酸化皮膜に関して，それらの化学的安定性を評価するエリンガム図の作成法と使用法を学ぶ．また，反応速度論では，酸化皮膜の成長機構とWagnerの理論について学ぶ．最後に，現実の各種高温プロセスで見られる金属材料の環境劣化の事例に触れ，講義で学んだことに対する理解を深める．
【講義のねらい】本講義を受講することによって，高温における金属の劣化現象を理解し，与えられた材料と環境によりどのような環境劣化が起こりうるのかを予測できるようになる．本講義を通して，現実の各種高温プロセスにおける金属材料の劣化現象に関する理解を深めて欲しい．
到達目標
本講義を履修することによって次の能力を修得する．
１）高温における金属の酸化現象とその工業的重要性について説明することができる．
２）エリンガム図を書き，それを用いて金属や酸化物の化学的安定性を評価することができる．
３）酸化皮膜の成長機構を説明し，Wagnerの理論を用いて放物線速度定数を計算することができる．
４）与えられた条件（材料と環境）から，高温における金属材料の劣化挙動を予測することができる．
キーワード
金属，高温酸化，エリンガム図，酸化皮膜の成長機構，放物線則，Wagnerの理論
学生が身につける力(ディグリー・ポリシー)
| ✔ 専門力 | 教養力 | コミュニケーション力 | 展開力(探究力又は設定力) | ✔ 展開力(実践力又は解決力) |
授業の進め方
授業計画に基づき，演習を行いながら，各項目の理解を深める．
授業計画・課題
| 授業計画 | 課題 | |
|---|---|---|
| 第1回 | 金属の高温酸化の概要 | |
| 第2回 | エリンガム図の読み方，使い方（その１） | エリンガム図の作成，エリンガム図を用いた金属や酸化物の化学的安定性の評価 |
| 第3回 | エリンガム図の読み方，使い方（その２） | 合金の活量を考慮したエリンガム図の作成，エリンガム図を用いた合金や酸化物の化学的安定性の評価 |
| 第4回 | 酸化皮膜の成長機構と成長速度 | 酸化皮膜の成長機構と律速段階 |
| 第5回 | 放物線速度則とWagnerの理論 | Wagnerの理論，酸化物中の欠陥構造と拡散 |
| 第6回 | 金属の高温酸化現象の解析手法 | 各種解析手法の原理 |
| 第7回 | 各種高温プロセスで見られる金属の高温酸化（事例紹介） | |
| 第8回 | 理解度確認総合演習 | 与えられた任意の金属材料と環境から，高温における金属の劣化を予測する |
教科書
特に指定しない．
参考書、講義資料等
授業で使用するスライドや配布資料など．
成績評価の基準及び方法
エリンガム図の利用法，酸化皮膜の成長機構，Wagnerの理論，酸化皮膜の各種解析手法について，その理解度を評価．
配点は，小テスト（２回）１０点，理解度確認総合演習２０点，期末試験７０点
関連する科目
- ENR.J402 ： 高温物理化学－熱力学
- ENR.J403 ： 高温物理化学－製精錬プロセス
- MAT.M404 ： 移動速度論
- MAT.M403 ： 材料の環境劣化
履修の条件(知識・技能・履修済科目等)
材料熱力学（MAT.A203.R）を履修していること，または同等の知識があること．
