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状態図(平衡状態図、相図、相平衡図、phase diagram)を調べる

状態図について調べるための資料には、以下のようなものがあります(【 】内は当館請求記号です)。

[目次]
1. 状態図(平衡状態図、相図、phase diagram)とは
2. 状態図について基礎的事項を調べる
3. 合金の状態図
4. セラミックスの状態図
5. Web上のデータベース


1. 状態図(平衡状態図、相図、phase diagram)とは

  状態図とは、対象物質の混合濃度と温度によって合金がどの様な状態になるのか(相がどのように現れるのか)を示したものです。対象物質群を「系」、系を構 成する物質を「成分」といいます。成分相互の割合は濃度で表し、対象物質が均一な状態にあるときを「相(phase)」といいます。2種類の成分で構成さ れる合金(二元合金)の状態図を二元系平衡状態図(binary alloy phase diagram)、3種類の場合(三元合金)は三元系平衡状態図(ternary alloy phase diagram)といいます。実用の合金のほとんどは4種類以上の成分からできていますが、合金における相変化挙動の特徴は合金を形成する主要2、3成分 からなる合金の特徴をおおむね反映しているため、二元系平衡状態図、三元系平衡状態図から二元合金、三元合金の相の変化を把握しておくことは実用材料を扱 う上で重要です。
それぞれの相で液相や固溶相がどれくらいの割合であるのかは計算で求めることができます。

参照:
『図解雑学金属の科学』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(徳田昌則,山田勝利,片桐望著 ナツメ社 2005.12 【PD23-H6】)
『見方・考え方合金状態図』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(三浦憲司,福富洋志,小野寺秀博共著 オーム社 2003.11 【PD37-H3】)
「材料の地図『状態図』ってなに?」外部サイトへのリンク(東北大学大学院工学研究科・工学部)


2. 状態図について基礎的事項を調べるための図書

『見方・考え方合金状態図』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(三浦憲司,福富洋志,小野寺秀博共著 オーム社 2003.11 【PD37-H3】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
実用金属材料の結晶構造と平衡状態図について、おもに機械工学や材料工学分野の技術者や学生向けに解説した資料です。8章構成で、状態図については、「2 章 二元系平衡状態図の基礎」(pp.22-30)、「4章 平衡と状態図」(pp.78-102)、「5章 基本的な二元系平衡状態 図」(pp.104-134)、「6章 三元系状態図」(pp.136-148)、「7章 状態図の活用」(pp.150-166)、「8章 計算状態 図」(pp.168-190)と詳細に解説しています。状態図とは何を表すものでどのようなことが分かるのかといった基礎から、様々な状態図の読み方や計 算方法などといったことまでを初心者にも理解しやすい平易な言葉遣いで解説しています。


3. 合金の状態図

『二元合金状態図集』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(2版 アグネ技術センター 2002.7 【PD37-H2】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
600を超える状態図を収録した図集で、二元合金を置換型(同じ様な結晶構造を持ち原子どうしが互いに結晶の中の位置を置き換えて合金を作ること)と侵入 型(極端に小さいサイズの原子が大きな原子の結晶の隙間に入り込んで合金を作ること)とに大別し、金属元素記号のアルファベット順に配列しています。それ ぞれの状態図には簡単な解説も付しています。付録には、「状態図のみかたと用語」、「状態図研究の歴史」、「状態図の文献と図集」、「金属元素の基礎デー タ」、「結晶構造の表示」が収録されています。

『鉄合金状態図集 : 二元系から七元系まで 』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(アグネ技術センター 2001.11 【PD131-G31】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
1986年にソ連(当時)で発行された『Diagrammy Sostayaniya Sistem na Osnove Zhereza』(O. A. Bannykh, M. E. Drits eds.)を基にして新たに編集した鉄基合金の状態図集です。二元系77、三元系304、四元系以上61、鉄温度-圧力状態図を収録しています。それぞれの状態図に、詳細な解説、文献の書誌情報等を付記しています。

『Zahlenwerte und Funktionen aus Naturwissenschaften und Technik. Neue Serie = Numerical data and functional relationships in science and technology. New series』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(Springer 1961- 【M5-B1】)
自然科学から工学まで幅広く豊富なデータを収録しているLandolt-Börnsteinのデータ集で、グループ4の以下の巻がPhase Equilibria(相平衡図)集です。

グループ4(5A)~(5J):二元合金2,863系の状態図を収録しています。
グループ4(11A1)~(11A4):三元合金(軽金属)136系の状態図を収録しています。
グループ4(11B):三元合金(貴金属)53系の状態図を収録しています。
グループ4(11C1)~(11C4):三元合金(非鉄金属)155系の状態図を収録しています。
グループ4(11D1):三元合金(鉄金属)26系の状態図を収録しています。
グループ4(12A):グループ4(5A)の増補版です。二元合金255系の状態図を収録しています。

『ASM handbook』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(ASM International c1984- 【PD2-B7】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
『ASM handbook』は22巻ものの金属のデータブックで、「第3巻 Alloy phase diagrams」は合金の状態図集となっています。「Section 1 Introduction to Alloy Phase Diagrams」(pp.1.1-1.30)で、状態図の基礎的事項について解説をし、「Section 2 Binary Phase Diagrams」(pp.2.1-2.383)では二元系約1,070、「Section 3 Ternary Phase Diagrams」(pp.3.1-3.60)では三元系約320の状態図を収録しています。巻末に付録として標準大気圧での元素の融点・沸点などのデー タが付されています。

『Binary alloy phase diagrams』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(American Society for Metals c1986 【PD37-A9】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
2巻ものの二元系状態図集です。二元合金1915系の状態図が収録されています。

『Binary alloy phase diagrams』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(2nd ed. ASM International c1990 【PD37-B3】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
上記『Binary alloy phase diagrams』の第2版です。全3巻で二元合金約3000系の状態図が収録されています。

『Ternary alloys : a comprehensive compendium of evaluated constitutional data and phase diagrams』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(VCH c1988- 【PD37-A13】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
全15巻の三元合金の状態図集です。

『Phase diagrams of dilute binary alloys』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(ASM International c2002 【PD37-B1】)国立国会図書館の所蔵情報へのリンク
607の二元系状態図を収録しています。巻末に付録として金属元素の同素体結晶構造と格子パラメータの一覧を掲載しています。


4. セラミックスの状態図

『セラミック工学ハンドブック 基礎・資料』国立国会図書館の所蔵情報へのリンク(技報堂出版 2002.3 【PA2-G92】)
セラミック材料に関する技術・データをまとめた便覧です。巻末の「主要平衡状態図」(pp.737-778)で、SiO2含有系、Al2O3含有系、MgO含有系、酸化鉄含有系、TiO2含有系、ZrO2含有系、三成分系、それぞれの状態図が記述されています。


5. Web上のデータベース

Alloy Phase Diagrams Center外部サイトへのリンク(ASM International)
 28,000以上の二元系と三元系の状態図を収録しています。検索ボックスに成分を選択して検索をすると状態図と参考文献の書誌情報がヒットします。状態図を詳細に表示するためには登録することが必要なようです。

ASM International外部サイトへのリンク
 トップ画面の簡易検索窓に、Ag-Al binary などと入力し検索すると、状態図のサムネイル画像とその状態図のデータが表示されます。Source欄には状態図を掲載している資料名、ページ等が表示されます。

Fe-S-X系3元系状態図データベース外部サイトへのリンク(経済産業省 産業技術総合研究所 東北工業技術研究所)
 Fe-S-Cr-Mn-Ti系に関する活量などの熱力学データと実験状態図を、CALPHAD (Calculation of Phase Diagram) 法を用いて解析し、計算した結果を収録するデータベースのようです。等X濃度条件、等硫黄濃度条件、等温条件などについて計算条件を設定して検索します。 現在はデータベース整備中のため,Fe-S-Mn3元系, Fe-S-Cr3元系, Fe-S-Ti3元系に関するもののみ公開しているとのことです。(2009年8月25日現在)

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