課程資訊
課程名稱
金屬凝固學
Solidification Processing 
開課學期
109-1 
授課對象
工學院  材料科學與工程學研究所  
授課教師
蘇德徵 
課號
MSE7013 
課程識別碼
527EM1210 
班次
 
學分
3.0 
全/半年
半年 
必/選修
選修 
上課時間
星期五6,7,8(13:20~16:20) 
上課地點
綜402 
備註
本課程以英語授課。
總人數上限:30人 
Ceiba 課程網頁
http://ceiba.ntu.edu.tw/1091MSE7013 
課程簡介影片
 
核心能力關聯
核心能力與課程規劃關聯圖
課程大綱
為確保您我的權利,請尊重智慧財產權及不得非法影印
課程概述

「凝固」是一個大家所熟知的相變態過程:例如水結冰、積體電路組裝的焊錫、以及工程合金之鑄造等。本課程主要分三大部分:第一、金屬凝固熱力學,提供凝固相變態之固-液界面發生的熱與溶質輸送。第二、討論微觀尺度之凝固微結構發展,以及物理參數如何影響凝固形貌。最後則是概述各類凝固製程與凝固缺陷產生機制,並且展示如何利用已知的基本凝固學知識改善凝固製程的良率。

本課程所有教材與補充資料皆放在NTU COOL網頁https://cool.ntu.edu.tw/courses/3313 

課程目標
本課程的總體目標為:
1. 闡明材料熱力學與相圖如何幫助瞭解金屬的平衡與非平衡凝固路徑。
2. 介紹初晶相與介金屬化合物的成核與成長機制。
3. 介紹枝晶、柱狀晶、共晶與包晶反應機制,以簡要地預測凝固形貌的發展。
4. 概述工程凝固製程與常見凝固缺陷。 
課程要求
修課學生必須已修過以下材料系大學部課程:
1. 材料熱力學一、二
2. 物理冶金一、二
3. 金屬材料概論 
預期每週課後學習時數
 
Office Hours
每週五 16:20~17:20 備註: At Room 442, College of Engineering Building 
參考書目
1. J.A. Dantzig, M. Rappaz. Solidification: 2nd Edition - Revised & Expanded, EPFL press, 2016. (Main Lib 1F Reserve Books)

2. W. Kurz, Fundamentals of Solidification, 4th revised ed., Trans Tech Publications Ltd., Uetikon-Zuerich Totton, 1998. (Main Lib 4F Science Area TN690 K8z 1986)

3. D.A. Porter, K.E. Easterling, M.Y. Sherif, Phase Transformations in Metals and Alloys, CRC Press, Boca Raton, FL, 2009. (ASRS General Collections TN690 P598 1992)

4. J. Campbell, Complete casting handbook: metal casting processes, metallurgy, techniques and design, Butterworth-Heinemann, Oxford, 2015. (https://www.sciencedirect.com/book/9780444635099/complete-casting-handbook)

5. M.C. Flemings, Solidification Processing, McGraw-Hill, New York, 1974. (Main Lib 4F Science Area TN690 F59)

6. S. Kalpakjian, Manufacturing Engineering and Technology, 6th ed., Pearson Education, India, 2009. (Main Lib 4F Science Area TS176 K14 2006)

7. J.P. Holman, Heat transfer, 10th ed., McGraw-Hill, New York, 2010. (Main Lib 4F Science Area QC320 H64 2010)

8. D.M. Stefanescu (chair), ASM Handbook Volume 15: Casting, 4th printing, ASM International, 1998. (Main Lib 4F Science Area TA459 M43 1990)

 
指定閱讀
D.M. Stefanescu, Science and Engineering of Casting Solidification, Springer International Publishing, 2015. 
評量方式
(僅供參考)
 
No.
項目
百分比
說明
1. 
作業一 
5% 
 
2. 
期中考 
40% 
100%閉書考 
3. 
期末考 
40% 
50%閉書考、50%開書考 
4. 
作業二 
15% 
期末報告與個案研究,細節期中考後公布 
 
課程進度
週次
日期
單元主題
第1週
9/18  金屬凝固簡介 
第2週
9/25  凝固熱力學一:成核 
第2週
9/26  凝固熱力學二:原子於固/液界面的輸送 
第5週
10/16  凝固熱力學三:熱與溶質的輸送 
第6週
10/23  凝固微結構一:柱狀晶與枝晶 
第7週
10/30  凝固微結構二:共晶與包晶 
第8週
11/06  凝固微結構三:競爭生長 
第9週
11/13  期中考(三小時、閉書考) 
第10週
11/20  凝固微結構四:介穩相 
第11週
11/27  溶質重新分配、偏析以及均質化 
第12週
12/04  凝固缺陷概述一:夾雜物與孔洞 
第13週
12/11  凝固缺陷概述二:變形誘發缺陷與宏觀偏析 
第14週
12/18  凝固製程概述一:鑄造 
第15週
12/25  凝固製程概述二:定向凝固與快速凝固 
第17週
1/08  凝固製程概述三:軟焊、硬焊與熔焊 
第18週
1/15  期末考(三小時,閉書、開書考各半)