[2003/06/04]
2003年7月21日に日立キャンパスで行なわれる工学部の公開説明会で、「金属って何かな?」という実験を鈴木徹也教官と実施します。過去に実施したものと同じ(内容は2000年2001年2002年をご覧ください。)です。
時間の都合上全ての実験ができない場合があります。ご了承下さい。

場所

物質工学科S棟2階講義室

目的

各種金属材料を実際に自分の手で変形、加熱などを行い、材料による物性の差、加工硬化のメカニズム,熱処理の効果などを体感する。

準備試料

銅線、アルミニウム線、ステンレス線、ピアノ線、形状記憶合金(NiTi)、アモルファスリボン

その他

ライター、紙コップ(焼入用)、アルミホイール(下敷き)

  1. 熱伝導度の実験

    銅線とステンレス線の一端をライターで加熱し、手で持てなくなるまでの時間を測定する。

  2. 加工硬化・回復の実験

    アルミニウム線および銅線を手で何回も折り曲げ加工硬化を体感する(徐々に折り曲げにくく硬くなってくる)。その後、加工部分を加熱し、回復現象を体感する(加熱により、やわらかくなる)。

  3. 鋼の熱処理

    ピアノ線を一度折り曲げて強さを体感する。その後一部を赤くなるまで加熱し、空冷後その部分を曲げてみる。はじめは弾性傾向(曲げても元に戻る)の強かった材料が塑性的(曲げたら戻らない)になる。次にこの曲げた部分を再加熱し、赤くなったところで即座に水焼入れ(コップの水にジュッと漬ける)する。この熱処理をした部分を再度曲げてみると簡単に脆く折れる。以上の下線部の手順をもう一度繰り返し、折らずに、その部分を焼き戻す(赤くならない程度に加熱して空冷)。これにより脆さが改善される。

  4. アモルファス(例えば)の結晶化

    リボンを折り曲げたり引張ったりして、アモルファス(非晶質)状態が強靭であることを体験する。次に遠くからライターの火をリボンにゆっくり近づけると、加熱した側が結晶化により収縮し、リボンが自発的に折れ曲がる。結晶化した部分を曲げると、今度は簡単に試料が切れる(弱くなっている)。

  5. 形状記憶合金(形を記憶させるためには)

    まず、形状記憶効果を確認するために直線試料を曲げてから加熱する。次に、自分で形状を記憶させる。任意の形状に試料を変形させたまま手でしっかりと固定しつつ、加熱する。はじめ戻ろうとするがしばらくすると抵抗がなくなる。冷却後試料を直線に伸ばし、加熱してみる。


戻る