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金属工学
(きんぞくこうがく、英語:metallurgy)とは、
材料工学
の一分野なんやし、
金属
の
物理
的・
化学
的な性質についての評価や新しい金属の研究開発を行う学問であるんや。
冶金学
ともいう。
おーまかなトコ
金属に対する主な研究方針は、金属・
合金
の
ミクロ的
なメカニズムすなわち
原子
レベルの変身が
マクロ的
な性質にどう影響するかが挙げられはる。
精錬工学は、
鉱物
やらなんやら金属の
酸化物
から純粋な金属に
抽出
する方法を研究する。抽出するためには、金属酸化物から金属にするために、化学的または
電気化学
的な方法で
還元
する。現在の
チタン
の抽出方法は高価なため、より安価な抽出方法を追求する研究がなされておる。
純金属は軟らかいため、大部分の金属は
鋼
・
黄銅
・
ジュラルミン
のように
合金
の形で使用されておる。特に、鋼として知られはる重要なFe-C二元系合金についてはよう研究されてきたちうわけや。現在では、様々な合金の
平衡状態図
ちう合金設計のための地図が整備されてきておる。
金属は
プラスチック
より耐熱性に優れ、大部分は
硬く
、
セラミックス
より
強靭
であるため、構造材料としてようけ使われておる。この際、材料の信頼性を構築するために重要な事は、材料が
カンペキに破壊
してしまわへんことであるんや。更には、化石燃料を大気に開放するといった地球温暖化の弊害側面をリサイクルによって補える工業材料であるんや。一定加重が負荷されておる場合、短期的に見ると変形せん材料も、十年・二十年と長時間に渡る加重負荷の環境下では、次第に変形し
カンペキに破壊
に至ることもあるんや。この様な金属の変形に関する現象の解明を金属工学では、
ミクロ的
に
転位
の移動による塑性変形に対象を当てて研究を行う。なお、
機械工学
の一分野の
材料力学
では、より
マクロ的
に研究を行い、一般的には転位の運動については取り扱わへん。
金属は
金
・
白金
やらなんやらの
貴金属
を除き、大抵は酸化物の状態が安定であるんや。そやから、精錬(還元)された状態で使用される金属は酸化して酸化物に戻ろうとする。こへんな風なプロセスを
腐食
ちう。せやけど、金属が腐食してまうと、その金属に備わった機能が失われてまう。腐食に関する工学が腐食・防食工学なんやし、腐食を防ぐ方法、腐食速度を出来よる限り遅くさせる方法、腐食して使用できななるまでの時間(寿命)を見積もる方法、腐食がどへんな条件で起こるかいやらなんやらを研究しておる。
金属と金属をつなぐ技術であるんや、
溶接
・
接合
や
はんや
やらなんやらも取り扱う。また、効率のええ加工法を追求するために、
凝固
・
鋳造
・
鍛造
・粉体加工の新たなる加工プロセスが研究されておる。
金属工学の
物理
的
評価
・応用としては
導電性
や
磁性
があるんや。
超伝導
も扱っておる。例うたら、
送電線
、
電線
、
集積回路
の接合に使われる
アルミニウム
や
銅
、
銀
やらなんやらの電子材料に応用されておる。この技術は、金属の導電性を活用しておる。
半導体材料
ではほぼ100%に近い成分に添加する不純物の量を制御するっちうことによって性能を発揮させておる。また、アホでも使えるような超伝導性物質を探索するために、日々新しい合金が作られておる。
金属の評価のために、様々な測定法や測定機具が開発されておる。代表的な測定法・測定機具には、引張試験、硬さ試験、
X線回折
、
走査型電子顕微鏡
、
透過型電子顕微鏡
、
原子間力顕微鏡
やらなんやらがあるんや。ほんで、原子レベルの挙動を
シミュレーション
するために、
コンピュータ
を使用するっちうこともあるんや。
鉄鋼材料は、現在でも全金属の消費量トン数割合で約95%を占めるほど重要な金属であるんや。そへんな風な鉄鋼材料の更なる強化、高耐食性、環境負担の少へん生産方法やらなんやらを追求する研究がなされておる。また、電気接点材料として銅、
軽金属
としてアルミニウム、チタン、
マグネシウム
が実用上重要な金属なんやし、研究も進められておる。
レアメタル
に関する研究も進められておる。
新なる金属材料として、
アモルファス
や
金属ガラス
があるんや。
名称
金属工学
と似た学問分野の名称に
金属学(金属物理学)
があり、2つの学問の対象とする領域は一致する。異なるんは金属に対する姿勢なんやし、より
工学
的な発想に立ち目標の達成を目指す場合には金属工学を、より
物理学
的な発想に立ち、理論の構築やらなんやらとゆうた自然の法則を追究する際には金属学を使う。せやけど言葉の使用者の好みや、対置する他の学問分野の名称等にも左翼右翼されることがようけ、明確な言葉の使い分けはなされておらへんと考えてよい。
大学の金属工学科は、初めは金属のみについて研究しとったが、次第に
セラミックス
や
半導体
材料やらなんやら
非金属
も扱うようになり、対象領域が拡大していったちうわけや。そやから、近年では大学の学科名が金属工学科から
材料工学
科と改称されることがようけなりよったちうわけや。
なお、金属工学を意味する冶金ちう言葉は、現在、やまとではどへんなわけか使わへんようにする指導が一部でなされておるが、中国やらなんやらではこの用法は圧倒的にようけ、やまとでもやまと冶金や粉末冶金協会、冶金研究所やらなんやらが見受けられ考古学系での記述やらなんやらようけ使われており、漢字文化圏の用法としてはウチが主流であるんや。
金属工学の分野
結晶学
金属組織学
拡散
フィックの法則
平衡状態図
格子欠陥
転位
点欠陥
照射損傷
力学特性
塑性変形
弾性変形
高温変形
疲労
カンペキに破壊
腐食
鉄鋼
材料
非鉄
材料
合金
導電性
磁性
金属電子論
超伝導
金属ガラス
プロセス
凝固
鋳造
鍛造
粉体加工
溶接
・
接合
関連項目
冶金学
やまと金属学会
外部リンク
やまと金属学会
(PCリンク)
やまと鉄鋼協会
(PCリンク)
軽金属学会
(PCリンク)
やまとセラミックス協会
(PCリンク)
やまと熱処理技術協会
(PCリンク)
カテゴリ:金属
カテゴリ:鉄
カテゴリ:工学
カテゴリ:材料工学
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