冶金过程物理化学
4 冶金过程物理化学
4.1 冶金过程热力学
冶金过程热力学thermodynamics of metallurgical processes 统计热力学statistical thermodynamics
不可逆过程热力学thermodynamics of irreversible processes 化学热力学chemical thernodynamics
表面热力学surface thermodynamics
合金热力学thermodynamics of alloys
冶金热力学数据库thermodynamics databank in metallurgy 系system
单元系single-componentsystem
多元系multicomponent system
均相系统homogeneous system
广度性质extensive property
强度性质intensive property
过程process
等温过程isothermal process
等压过程isobaric process
等容过程isochoric process
绝热过程adiabatic process
可逆过程reversible process
不可逆过程irreversible process
自发过程spontaneous process
自理过程physical process
化学过程chemical process
冶金过程metallurgical process
化学反应chemical reaction
化合反应combination reaction
分解反应decomposition reaction
置换反应displacement reaction
可逆反应reversible reaction
不可逆反应irreversible reaction
电化学反应electrochemical reaction
多相反应multiphase reaction
固态反应solid state reaction
气一金(属)反应gas-metal reaction
渣一金（属）反应slag-metal reaction 平衡equilibrium
化学平衡chemical equilibrium
相平衡phase equilibrium
热力学平衡thermodynamic equilibrium 亚稳平衡metastable equilibrium
热力学函数thermodynamic function
偏摩尔量partial molar quantity
总摩尔量integral molar quantity
标准态standard state
焓enthalpy
生成焓enthalpy of formation
反应焓enthalpy of reaction
熵entropy
吉布斯能Gibbs energy
生成吉布斯能Gibbs energy of formation 反应吉布斯能Gibbs energy of reaction 溶解吉布斯能Gibbs energy of solution 吉布斯能函数Gibbs energy function
化学位chemical potential
热化学thermochemistry
热效应heat effect
热容heat capacity
熔化热heat of fusion
汽化热heat of vaporization
升华热heat of sublimation
相变热heat of phase transformation
放热反应exothermic reaction
吸热反应endothermic reaction
赫斯定律Hess’s law
相律phase rule
相图phase diagram
一元相图single-component phase diagram 二元相图binary-component phase diagram 三元相图ternary-component phase diagram 液相线liquidus
固相线solidus
共晶点eutectic point
杠杆规则lever rule
溶液solution
溶质solute
溶剂solvent
固溶体solid solution
溶液浓度concentration of solution
摩尔分数mole fraction
冶金熔体metallurgical melt
金属熔体metal melt
(炉)渣,熔渣slag
熔盐molten salt, fused salt
理想溶液ideal solution
真实溶液real solution
正规溶液regular solution
活度activity
活度系数activity coefficient
拉乌尔定律Raoult’s law
亨利定律Henry’s law
纯物质标准态pure substance standard
质量１％溶液标准(态)1 mass% solution standard
无限稀溶液参考态reference state of infinityly dilute solution 相互作用系数interaction coefficient
化学反应等温式chemical reaction isotherm
吉布斯～亥姆霍兹方程Gibbs-Helmholtz equation
质量作用定律law of mass action
平衡常数equilibrium constant
平衡值equilibrium value
直接还原direct reduction
间接还原indirect reduction
金属热还原metallothermic reduction
选择性氧化selective oxidation
渣碱度basicity of slag
光学破度optical basicity
酸性氧化物acid oxide
碱性氧化物basicoxide
两性氧化物amphoteric
泡沫渣foaming slag
熔渣的分子理论molecular theory of slag
熔渣的离子理论ionization theory of slag
脱氧平衡deoxidation equilibrium
脱氧常数deoxidation constant
熔渣脱硫desulfurization by slag
气态脱硫desulfurization in the gaseous state
硫分配比sulfur partition ratio
硫化物容量sulfide capacity
氧化脱磷dephosphorization under oxidizing atmosphere磷分配比碳一氧平衡carbon-oxygen equilibrium
真空脱碳vacuum decarburization
去气degassing
去除非金属夹杂(物)elimination of nonmetallic inclusion
非金属夹杂(物)变形form modification of nonmetallic inclusion 脱硅desiliconization
脱锰demanganization
分配平衡distribution law
化学气相沉积chemical vapor deposition(CVD)
4.2 冶金过程动力学
微观动力学microkinetics
化学动力学chemical kinetics
反应途径reaction path
反应机理reaction mechanism
基元反应elementary reaction
平行反应parallel
链反应chain reaction
总反应overall reaction
反应速率reaction rate
反应速率常数reaction rate constant
反应级数reaction order
零级反应zero order reaction
一级反应first order reaction
二级反应second order reaction
n级反应nth order reaction
碰撞理论collision theory
活化能activation energy
表现活化能apparent activation energy
阿伦尼乌斯方程Arrhenius equation
半衰期half-life
宏观动力学macrokinetics
冶金过程动力学kinetics of metallurgical process 传输现象transport phenomena
传质mass transfer
传热heat transfer
动量传输momentum transfer
层流laminar flow
湍流turbulent flow
气泡gas bubble
鼓泡bubbling
射流jet
液滴liquid droplet
粘度viscosity
边界层boundary layer
流率flow rate
通量flux
扩散diffusion
菲克第一扩散定律Fick’s 1st law of diffusion 菲克第一扩散定律Fick’s 2nd law of diffusion 扩散系数diffusion coefficient
传质系数mass transfer coefficient
热传导heat conduction
热对流heat convection
自然对流natural convection
强制对流forced convection
热辐射heat radiation
导热率thermal conductivity
传热系数heat transfer coefficient
体内浓度bulk concentration
未反应核模型unreacted core model
扩散控制反应diffusion-controlled reaction 化学控制反应chenical-controlled reaction 混合控制反应mixed-controlled reaction 相似原理priciple of similarity
雷诺数Reynolds number
固定床fiexed bed
填充床packed bed
移动床moving bed
流态化床fluidized bed
混合时间mixing time
停留时间residence time, retention time
催化catalysis
催化剂catalyst
表面能surface energy
表面张力surface tension
界面能interfacial energy
界面张力interfacial tension
润湿wetting
表面活性物质surface-active substance
吸收absorption
吸附absorption
4.3 冶金电化学冶金电化学metallurgical electrochemistry
熔盐电化学electrochemistry of fused salts
固态离子学solid state ionics
电解质溶液electrolyte solution
阳离子cation
阴离子anion
电导conductance
电导率conductivity
电阻resistance
电极electrode
阴极cathode
阳极anode
电镀electroplating
固体电解质solid electrolyte
稳定的氧化锆stablized zirconia
氧传感器oxygen sensor
硅传感器silicon sensor
定氧测头oxygen probe
定硅测头silicon probe
4.4 冶金物理化学研究方法
冶金物理化学研究方法research methods in metallurgical physical chemistry
热电偶thermocouple
量热计calorimeter
热太平thermobalance
热分析thermal analysis
差热分析differential thermal analysis,DTA
热重法thermogravimetry
分子筛molecular sieve
5 钢铁冶金
5.1 炼焦
炼焦coking
高温炭化high temperature carbonization
塑性成焦机理plastic mechanism of coke formation
中间相成焦机理mesophase mechanism of coke formation
选煤coal preparation, coal washing
配煤coal blending
配煤试验coal blending test
炼焦煤coking coal
气煤gas coal
肥煤fat coal
瘦煤lean coal
焦炉coke oven
焦化室oven chamber
焦饼coke cake
结焦时间coking time
周转时间cycle time
装煤coal charging
捣固装煤stamp charging
推焦coke pushing
焦炭熄火coke quenching
干法熄焦dry quenching of coke
焦台coke wharf
装煤车larry car
推焦机pushing machine
拦焦机coke guide
熄焦车quenching car
焦炉焖炉banking for coke oven
焦炭coke
冶金焦metallurgical coke
铸造焦foundry coke
焦炭工业分析proximate analysis of coke 焦炭元素分析ultimate analysis of coke
焦炭落下指数shatter index of coke
焦炭转鼓指数drum index of coke
焦炭热强度hot strength of coke
焦炭反应性coke reactivity
焦炭反应后强度post-reaction strength of coke 焦炭显微强度microstrength of coke
焦炉煤气coke oven gas
发热值calorific value
煤焦油coal tar
粗苯crude benzol
苯benzene
甲苯toluene
二甲苯xylene
苯并呋喃-茚树脂coumarone-indene resin
精萘refined naphthalene
精蒽refined anthracene
煤[焦油]沥青coal tar pitch
沥青焦pitch coke
针状焦needle coke
型焦formcoke
5.2 耐火材料耐火材料refractory materials
耐火粘土fireclay
高岭土kaolin
硬质粘土flint clay
轻质粘土soft clay
陶土pot clay
蒙脱石montmorillonite
叶蜡石pyrophyllite
膨润土bentonite
鳞石英tridymite
方石英cristobalite
砂岩sandstone
耐火石firestone
莫来石mullite
氧化铝alumina
烧结氧化铝sintered alumina 电熔氧化铝fused alumina 刚玉corundum
红柱石andalusite
蓝晶石kyanite,cyanite
硅线石sillimanite
橄榄石olivine
方镁石periclase
镁砂magnesia
合成镁砂synthetic sintered magnesia
电熔镁砂fused magnesia
烧结白云石砂sintered dolomite clinker
合成镁铬砂synthetic magnesia chromite clinker
尖晶石spinel
镁铬尖晶石magnesia chrome spinel,magnesiochromite 硅藻土diatomaceous earth, infusorial earth
蛭石vermiculite
珍珠岩perlite
碳化硅silicon carbide
氮化硅silicon nitride
氮化硼boron nitride
粘土熟料chamotte
熟料grog
轻烧light burning,soft burning
死烧dead burning,hard burning
成型模注shaping moulding
机压成型mechanical pressing
等静压成型isostatic pressing
摩擦压砖机friction press
液压压砖机hydraulic press
捣打成型ramming process
熔铸成型fusion cast process
砖坯强度green strength,dry strength
隧道窑tunnel kiln
回转窑rotary kiln
倒焰窑down draught kiln
耐火砖refractory brick
标准型耐火砖standard size refractory brick 泡砂石quartzite sandstone
酸性耐火材料acid refractory [material]
硅质耐火材料siliceous refractory [material] 硅砖silica brick,dinas brick
熔融石英制品fused quartz product
硅酸铝质耐火材料aluminosillicate refractory 半硅砖semisilica brick
粘土砖fireclay brick,chamotte brick
石墨粘土砖graphite clay brick
高铝砖high alumina brick
硅线石砖sillimanite brick
莫来石砖mullite brick
刚玉砖corundum brick
铝铬砖alumina chrome brick
熔铸砖fused cast brick
碱性耐火材料basic refractory [material]
镁质耐火材料magnesia refractory [material]
镁砖magnesia brick
镁铝砖magnesia alumina brick
镁铬砖magnesia chrome brick
镁炭砖magnesia carbon brick
中性耐火材料neutral refractory [material]
复合砖composite brick
铝炭砖alumina carbon brick
铝镁炭转alumina magnesia brick
锆炭砖zirconia graphite brick
镁钙炭砖magnesia clacia carbon brick
长水口long nozzle
浸入式水口immersion nozzle,submerged nozzle 定径水口metering nozzle
氧化铝-碳化硅-炭砖Al2O3-SiC-C brick
透气砖gas permeable brick,porous brick
滑动水口slide gate nozzle
水口砖nozzle brick
塞头砖stopper
绝热耐火材料insulating refractory
轻质耐火材料light weight refractory
袖砖sleeve brick
格子砖checker brick,chequer brick
陶瓷纤维ceramic fiber
耐火纤维refractory fiber
耐火浇注料refractory castable
耐火混凝土refractory concrete
荷重耐火性refractoriness under load
抗渣性slagging resistance
耐磨损性abrasion resistance
5.3 碳素材料
[含]碳[元]素材料carbon materials
无定形碳amorphous carbon
金刚石diamond
炭相[学]carbon micrography
炭黑carbon black
石油沥青petroleum pitch
石油焦炭petroleum coke
石墨化graphitization
石墨化电阻炉electric resistance furnace for graphitization 石墨纯净化处理purification treatment of graphite
炭砖carbon brick
炭块carbon block
碳化硅基炭块SiC-based carbon block
炭电极carbon electrode
连续自焙电极Soderberg electrode
石墨电极graphite electrode
超高功率石墨电极ultra-high power graphite electrode 石墨电极接头graphite electrode nipple
石墨电极接头孔graphite electrode socket plug
电极糊electrode paste
石墨坩埚graphite crucible
石墨电阻棒graphite rod resistor
炭刷carbon brush
高纯石墨high purity graphite
5.4 铁合金
铁合金ferroalloy
硅铁ferrosilicon
硅钙calcium silicon
金属硅silicon metal
锰铁ferromangnanese
低碳锰铁low carbon ferromanganese
硅锰silicomanganese
金属锰manganese metal
铬铁ferrochromium
低碳铬铁low carbon ferrochromium
微碳铬铁extra low carbon ferrochromium 硅铬silicochromium
金属铬chromium metal
钨铁ferrotunsten
钼铁ferromolybdenum
钛铁ferrotitanium
硼铁ferroboron
铌铁ferroniobium
磷铁ferrophosphorus
镍铁ferronickel
锆铁ferrozirconium
硅锆silicozirconium
稀土硅铁rare earth ferrosilicon
稀土镁硅铁rare earth ferrosilicomagnesium 成核剂nucleater
孕育剂incubater,inoculant
球化剂nodulizer
蠕化剂vermiculizer
中间铁合金master alloy
复合铁合金complex ferroalloy
2016年云南昆明理工大学冶金物理化学考研真题A卷
2016年云南昆明理工大学冶金物理化学考研真题A 卷 一、选择题。在题后括号内，填上正确答案代号。(共15小题, 每小题2分，合计30分) 1、对封闭系统来说，当过程的始态和终态确定后，下列各项中没有确定的值的是：( )。 ( 1 ) Q ； ( 2 ) Q ＋W ； ( 3 ) W ( Q = 0 )； ( 4 ) Q ( W = 0 )。 2、某坚固容器容积100 dm 3 ，于25℃，101.3 kPa 下发生剧烈化学反应，容器内压力、温度分别升至5066 kPa 和1000℃。数日后，温度、压力降至初态（25℃和101.3 kPa ），则下列说法中正确的为：（ ）。 ( 1 )该过程?U = 0，?H = 0 ( 2 )该过程?H = 0，W ≠0 ( 3 )该过程?U = 0，Q ≠0 ( 4 )该过程W = 0，Q ≠0 3、如图，把隔板抽走后，左右两侧的两种气体（可视为理想气体）发生混合，则混合过程的熵变为（ （选填 （1）0.416 J ·K ； （2）41.6 J ·K ；（3）4.16 J ·K -1 ； （4）－4.16 J ·K -1 ） 4、1 mol 理想气体经一等温可逆压缩过程，则：（ ）。 (1) ?G > ?A ； (2) ?G < ?A ； (3) ?G = ?A ； (4) ?G 与?A 无法比较。 5、已知在298 K 时有下列热化学方程： (1) Zn(s ) + O 2 (g) == ZnO(s)，?r H ,1 = －351.4 kJ ·mol -1 ； (2) Hg(l) + O 2 (g) == HgO (s)，?r H ,2 = －181.6 kJ ·mol -1 ； 则 Zn(s ) + HgO (s) == ZnO(s) + Hg(l)反应的标准摩尔焓变?r H 为（ ）。 （1）260.8 kJ ·mol -1 ； （2）－169.8 kJ ·mol -1 ； （3）169.8 kJ ·mol -1 ； （4）－260.6 kJ ·mol -1 。 6、物质的量为n 的理想气体等温压缩，当压力由p 1变到p 2时，其?G 是：（ ）。 （选填 (1) ； (2) ； (3) ； (4) ） 7、1000 K 时 ,CO (g) + 2 1O 2 (g) == CO 2(g ) 其K 1= 5.246×1012 ； C(s) + CO 2(g) == 2CO(g) 其 K 2= 1.719×10 -5
材料科学基础相图习题DOC
1．下图为一匀晶相图，试根据相图确定： (1) w B ＝0.40的合金开始凝固出来的固相成分为多少？ (2)若开始凝固出来的固体成分为w B ＝0.60，合金的成分为多少？ (3)成分为w B ＝0.70的合金最后凝固时的液体成分为多少？ (4)若合金成分为w B ＝0.50，凝固到某温度时液相成分w B ＝0.40，固相成分为w B ＝0.80，此时液相和固相的相对量各为多少? 2．Mg —Ni 系的一个共晶反应为： 0.23520.546g g i M L M N 纯＋（570℃） 设w Ni 1＝C 1为亚共晶合金，w Ni 2＝C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2台金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 3．根据A-B 二元相图 (1) 写出图中的液相线、固相线、α和β相的溶解度曲线、所有的两相区及三相恒温转变线； (2) 平衡凝固时，计算A-25B(weight%)合金（y ’y 线）凝固后粗晶β相在铸锭中的相对含量； (3) 画出上述合金的冷却曲线及室温组织示意图。
4．根据如图所示的二元共晶相图 （1）分析合金I，II的结晶过程，并画出冷却曲线； （2）说明室温下合金I，II的相和组织是什么，并计算出相和组织组成物的相对含量？ （3）如果希望得到共晶组织加上5％的 初的合金，求该合金的成分。 （4）合金I，II在快冷不平衡状态下结晶，组织有何不同？ 5．指出下列相图中的错误： 6. 试述二组元固溶体相的吉布斯（Gibbs）自由能-成分曲线的特点? (a) (b) (c) (d)
冶金物理化学
冶金物理化学 第一章溶液热力学 1、活度相互作用（1.4） 若选“亨利假想态”为标准态，有 若选遵从Herry定律、的状态为标准态，则有 式中，亦分别称作组分j对组分i的活度相互作用系数和组分i的自身交互作用系数。 2、正规溶液模型及性质（1.9） 正规溶液的定义： 当极少量的一个组分从理想溶液迁移到具有相同组成的实际溶液时，没有熵的变化，总的体积不变，后者叫正规溶液。 特点：1）、质点分布完全无序。 2）、 3）、 正规溶液模型特点： 1）形成正规溶液的各组分质点半径相似，交换位置不会改变原有的晶格结构。2）粒子间的相互作用力是一种近程力，所以，以质点间的相互作用能计算混合焓时，只考虑最邻近质点间的键能。 3）溶液中质点的排列是完全无序的，混合熵等于理想溶液的混合熵。 第二章吉布斯自由能变化 （） 1、化学反应的ΔG和ΔG 。（2.1.2） （1）.化学反应的ΔG和ΔG的含义不同，其中 表示一化学反应的Gibbs自由能变化；而 表示以化学反应的标准Gibbs自由能变化。 （2）.标准态确定，ΔG 确定。 2、化学反应等温方程应用（p58） 3、平衡移动原理（改变活度）（p86） 第三章相图 分析冷却过程（切线规则，三角形规则） 1、生成异分熔点化合物的三元系相图。（p106参考p114表格） 2、实际相图及其应用（p114） CaO-SiO2-Al2O3三元相图分析及应用
第四章熔渣及冶金熔体反应热力学 1、完全离子溶液模型（p132 例4-1） 2、熔渣的去硫能力 热力学条件：1 高温2 高碱度3 低氧势4 铁水成分合适5高硫熔渣 3、熔渣的去磷能力 热力学条件：1 较低的熔池温度2 高碱度渣3 高氧化性4 多次放渣造新渣 第五章熔锍 1、造锍反应： FeS(l)和Cu2O(l)在高温下将发生反应： 该反应的平衡常数K值很大，表明反应向右进行得很彻底。一般来说，体系中只要有FeS存在，Cu2O就会转变成Cu2S，进而与FeS形成铜锍（FeS1.08-Cu2S），所以常常把上述反应视为造锍反应。 2、造渣反应： 熔炼炉中产生FeS的如果遇到SiO2，将按下列反应生成铁橄榄石炉渣： 炉内的Fe3O4也会与SiO2作用，生成铁橄榄石炉渣：
(冶金行业)硕士研究生入学考试大纲冶金物理化学
（冶金行业）硕士研究生入学考试大纲冶金物理化学
冶金物理化学考试大纲 I考查目标 掌握冶金物理化学的基本概念、基本理论及计算方法，正确运用于分析和解决具体问题。基本理论包括溶液热力学理论、Gibbs自由能变化的计算、应用原则及活度数据的获得原理和方法、相图基本原理及典型二三元相图基础知识、表面和界面基本理论、冶金动力学基本理论等，冶金基本熔体（熔渣的基本物理化学性质及在冶金中的作用）、解决冶金实际问题常用的几种基本手段和方法（包括化学反应等温方程式和平衡移动原理的灵活运用；优势区图、位势图等几种热力学状态图的构成原理及使用方法等）。 II考试形式和试卷结构 壹、试卷满分及考试时间 试卷满分为150分，考试时间180分钟。 二、答题方式 答题方式为闭卷、笔试。允许使用计算器，但不得使用带有公式和文本存储功能的计算器。 三、试卷内容和题型结构 1、名词解释题6题，每小题5分，共30分 2、简答题6题，每小题10分，共60分 3、计算和分析题4题，共60分 III考查内容 1、冶金热力学基础 化学反应的标准吉布斯自由能变化及平衡常数，溶液的热力学性质－活度及活度系数，溶液的热力学关系式，活度的计算方法，标准溶解吉布斯自由能及溶液中反应的吉布斯自由能计算。 重点：化学反应的吉布斯自由能计算及由此判断化学反应进行的方向，活度计算。 2、冶金动力学基础 化学反应的速率，分子扩散及对流传质，反应过程动力学方程的建立，新相形成的动力学。 重点：壹、二级化学反应及壹级可逆化学反应速率方程推导，菲克第壹、第二定律，双膜理论，未反应核模型。 3、金属熔体 熔铁及其合金的结构，铁液中组分活度的相互作用，铁液中元素的溶解及存在形式，熔铁及其合金的物理性质。 重点：活度相互作用系数及其转换关系。 4、冶金炉渣 二元系、三元系相图的基本知识及基本类型，三元渣系的相图，熔渣的结构理论，熔渣的离子溶液结构模型，熔渣的活度曲线图，熔渣的化学性质，熔渣的物理性质。 重点：二、三元系平衡相的定量法则（直线法则和杠杆定律,重心法则），分析等温截面图和
2013年冶金物理化学考研试题
2013年冶金物理化学考研试题
北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题 ======================================================================== ===================================== 试题编号：809 试题名称冶金物理化学（共7 页）适用专业：冶金工程、冶金工程（专业学位） 说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。 考试用具：无存储功能计算器。 ======================================================================== ===================================== 此试卷包含两部分：其中第一部分适用于冶金工程（不含生态学）考生，第二部分仅适用于生态学考生。 第一部分（适用于冶金工程<不含生态学>考生） 1、简要回答下列问题（第1-8小题每题7分，第9小题14分，共70分） 1）当铁液中组元i的浓度趋于零时，试推导以纯物质标准态的活度及活度系数与以1%标准态的活度及活度系数的关系。 2）对如下反应 （SiO2）+2[C]=[Si]+2CO (1) △G10=a1-b1T SiO2，（S）+2[C]=[Si]+2CO (2) △G20=a2-b2T 在T≤1873K时，讨论△G10与△G20的关系。 3）用热力学原理分析氧势图（Ellingham图）上，为什么标准状态下低位置的金属元素可以还原高位置的氧化物？ 4）描述二元系规则溶液的活度系数的计算方法，并与Wagner模型计算进行对
北京科技大学 冶金物理化学 第二章 作业答案汇编
P317 8 计算氧气转炉钢熔池(受热炉衬为钢水量的10%)中，每氧化0.1%的[Si]使钢水升温的效果。若氧化后SiO 2与CaO 成渣生成2CaO ?SiO 2（渣量为钢水量的15%），需要加入多少石灰（石灰中有效灰占80%），才能保持碱度不变（0.81kg ）,即;增加的石 灰吸热多少?(答案：1092.2kJ)欲保持炉温不变，还须加入矿石多少kg? 已知：2229822;97.07kJ/mol r SiO CaO CaO SiO H +=??=- 钢的比定压热容p,0.84kJ /(K kg)st C =；炉渣和炉衬的比定压热容 p,, 1.23kJ /(K kg) sl fr C =;矿石的固态平均比热容p,ore 1.046kJ /(K kg)C =;矿石熔化潜热 fus ore 209.20/H kJ kg ?=; 2r [Si]2[O](SiO ) ; H -600kJ/mol +=?≈ 221r [Si]O (SiO ) ;H = 28314kJ/kgSi , H 792.792kJ/mol +=?-?≈- 解： 221 [Si]O (SiO ) ;H = 28314kJ/kgSi +=?- 硅氧化所产生的化学热不仅使钢水升温，而且也使炉渣、炉衬同时升温。忽略其他的热损失。设有钢水质量m st ,根据 p,p,p,()st st sl sl fr fr Q c m c m c m t =++? 11p,p,p,p,p,p,11 p,p,p,p,p,p,0.1%0.1%0.1% 10%15%(10%15%) 0.1%28314 = 0.84 1.2310%st st st sl sl fr fr st st sl sl fr fr st st st st sl st fr st st st sl fr m H Q t c m c m c m c m c m c m m H m H c m c m c m m c c c ????== ++++??????= = ?+??+???+?+??+?+- 1.2315% = 24.67 K ?-，升温 硅的氧化反应是放热反应，所以钢水升温约24.67K 。 方案一： 过剩碱度：氧化后SiO 2与CaO 成渣生成2CaO ?SiO 2,即渣中的（CaO ）减少，碱度减小，减少的量是与氧化后SiO 2结合CaO 的量。所以需要增加石灰，使得碱度不变。 工程碱度：氧化后的SiO 2使得(SiO 2)增多，（CaO ）不变，碱度减小，所以需要增加石灰。 2(CaO) 3(SiO ) w R w = =
冶金物理化学简明教程第二版课件
冶金物理化学简明教程第二版课件Physical Chemistry of Metallurgy 冶金物理化学 参考书目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 梁连科，冶金热力学及动力学，东北工学院出版社，1989 黄希祜，钢铁冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1990 傅崇说，有色冶金原理(修订版)，冶金工业出版社，1993 车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989 魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980 韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984 陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984 李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995 Physical Chemistry of Metallurgy 第一章绪言 1. 本课程作用及主要内容 1.1地位地位冶金专业平台课之一。以普通化学、高 等数学、物理化学为基础。与物理化学相比，更接近与实际应用。目的:为开 设专业课和今后的发展作理论准备。 1. 本课程作用及主要内容火法冶金特点: 火法冶金特点:一高三多 1. 本课程作用及主要内容 1.2 作用将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过程提供理论依据。 为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件 (温度、气氛)。例如炼钢过程。此类问题将由本课程解决。 1. 本课程作用及主要内容注意:由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就更难，有时只能使用常温数据外推，误差较大。本学科尚在不断完善发展中。应
学会灵活应用，依据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利反应，提出合理工艺流程。 1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 1.3.1高炉炼铁高炉炼铁 (a)炉顶煤气成分: N2 、CO、CO2，少量H2、CH4 N2<50,， CO(20,25,)、CO2(22,17,) CO+CO2(42,44,) CO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100% 消耗。无法实现的原因:存在化学平衡。 1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 (b)矿石中含有Fe、Mn、S、P、Al、 Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同: 原因:氧化物稳定性问题 (c)S、P的去除炼钢、炼铁过程分别去除P、S 原因:反应条件是否适宜。 1. 本课程作用及主要内容 1.3 冶金实例 1.3.2 炼钢奥氏体不锈钢冶炼:去C 保 Cr。特种冶金(二次精炼)真空脱气，矿石中含有Fe、Mn、 S、P、Al、Mg、Ca等多种元素，但被还原量却不同。原因:氧化物稳定性问题。 1. 本课程作用及主要内容 1.3.3 有色冶金炼铜:氧化?还原? 炼铜:氧化?还 原?电解去铁 Cu2S?Cu2O?Cu 湿法:电解过程，电化学，ph, 湿法:电解过 程，电化学，ph,电位图浸出，萃取过程熔盐电解等等 1. 本课程作用及主要内容 1.4 主要内容热力学第一定律:能量守恒，转化; 第 二定律:反应进行的可能性及限度; 第三定律:绝对零度不能达到。 1. 本课程作用及主要内容 1.4.1 冶金热力学主要为第二定律工具:等温方 程式 正向逆向平衡测定计算(查表)CP?K(0) CP?,A，BT 估计值统计热力 学
《材料科学基础》总复习(完整版)
《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念； 晶体的特性（5个）； 晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类； 晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子； 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体； 典型金属晶体结构； 离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）； 晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）； 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念：
固溶体 置换固溶体 （１）晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明） （２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变； （３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体 （一）间隙固溶体定义 （二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素 （三）间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型： 正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物：电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物 二元系相图： 杠杆规则的作用和应用； 匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）
型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点； 三元相图： 三元相图成分表示方法； 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义； 第四章材料的相变 相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）； 按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点； 马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目） 有序-无序相变的定义 玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变； 按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变
冶金物理化学教程知识点总结
三元相图规则 相率 等含量规则 平行于浓度三角形的任何一边的直线，在此线上的所有点代表的体系中，与直线相对顶角代表的组元浓度均相同。 等比例规则 从浓度三角形的一个顶点到对边的任意直线，线上所有点代表的体系点中，线两侧对应的二个组元浓度之比是常数。 背向性规则：图中等比例线上物系点的组成在背离其所在顶角的方向上移动（21O O C →→）时，体系将不断析出组分C ，而其内组分C 的浓度将不断减少，但其他组分的浓度比则保持不变，此项特性称为背向性规则。 杠杆规则（直线规则）：若三元系中有两个组成点M 和N 组成一个新的物系O ，那么O 点必定落在MN 连线上，其位置由M 和N 的质量M m 和N m 按杠杆规则确定，即： MO NO m m N M = 反之，当已知物系O 分离成两个互相平衡的相或物系M 、N 时，M 、N 的相点必定在通过O 的直线上，M 、 N 物系的质量由杠杆规则确定： O M m MN ON m ?= O N m MN OM m ?= 重心规则：在浓度三角形中，组成为1M 、2M 、3M 的三个物系或相点，其质量分别为1m 、2m 、3m ，混合形成一质量为O m 的新物系点O ，此新物系点则位于此三个原物系点连成的321M M M ?内的重心上（不是几何中心，而是物理重心）。O 的位置可用杠杆原则利用作图法确定（两次杠杆规则即可求出O 点）： )(::O ::211332321面积比M OM M OM M M m m m ???= 切线规则：——判定相界线是共晶线还是转熔线（当然相界线也可能一段为共晶线，一段为转熔线），从而分析体 系点冷却到该相界线时析出固相的成分。分界线上任意一点所代表的熔体，在结晶瞬间析出的固相成分，由该点的切线与相成分点的连线之交点来表示；当交点位于相成分点之间，则这段分界线是低共熔线（单变线或二次结晶线）；当交点位于相成分点之外，则该段分界线是转熔线。 温度最高点规则（阿尔克马德规则，或罗策布规则）：——用以判断单变线上的温度最高点，从而判断温度降低时，液相成分点沿单变线进行的方向。在三元系中，若连接平衡共存两个相的成分点的连线或其延长线，与划分这两个相的分界线或其延长线相交，那么该交点就是分界线上的最高温度点。 三元系零变点的判断规则——判断零变点的性质，是共晶点还是转熔点（或包晶点） 在复杂三元系中，三条相界线的交点其自由度为零，称为零变点。若三条相界线温度降低的方向都指向该点，则此点就是三元共晶点（或低共熔点），若三条相界线的温降方向不全指向三条界线的交点，即有一条或两条相界线的温降方向离开该点，则此点称之为转熔点（或包晶点）。 三角形划分规则 连线规则：连接相邻组分点（体系基本组分点和形成的化合物）构成三角形，稳定化合物及基本组分点之间用实现连接，但它们与不稳定化合物逐渐的连线用虚线连接。 四边形对角线不相容原理：三元系中如果存在四个固相点（或组分点）构成的四边形，只有一条对角线上的两个固相可平衡共存。 体系内有几个无变量点就有几个分三角形。 划分出的三角形不一定为等边三角形。 三元无变量点的归属——就近原则 三元无变量点离那个小三角形近，该三元无变量点就是哪个小三角形的无变量点。一般来说对应的无变量点位于该三角形内时，该无变量点为共晶点；对应的无变量点位于该三角形外时，该无变量点为转熔点。 Flood 模型特点 1)熔渣完全由正负离子组成
冶金物理化学答案
一、解释下列概念（每题5分，共20分） 1、扩散脱氧：在炼钢过程中，根据分配定律钢液中的[O]向熔渣中扩散，而与加入渣相中的脱氧元素进行的脱氧反应称为扩散脱氧。 2、炉渣：炉渣是火法冶金中以氧化物为主要成分形成的多组分熔体，是金属提炼和精炼过程中除金属熔体以外的另一产物。 3、硫容量：炉渣容纳或溶解硫的能力，即2/122)/()(%S O S P P S C ?=。 4、偏摩尔量：在恒温、恒压及其他组分的物质的量保持不变的条件下，溶液的广度性质X （X 代表U 、H 、V 、S 、G ）对其组分摩尔量的偏微商值。 二、简答题（共60分） 1、简述热力学计算中活度标准态之间的转换关系。 答：（1）纯物质标准态活度与假想纯物质标准态活度之间的转换： ][0 ][0 * )() (* ] [][//H B B R B B B x H x H B B B H B R B a r a r p K K p p p a a === = 故 （2）纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换： * )(* (%)(%) * [%] ][100100//B B A B x H B A B H H B B B B R B r M M p K M M p K K p p p a a ?= ? = = = （3）假想纯物质标准态活度与质量1%溶液标准态活度之间的转换： B A x H H H B x H B B H B M M K K K p K p a a 100//) ((%)(%) )([%] ][= == 2、简述炉渣氧化脱磷的热力学条件。 答：由炉渣脱磷反应可知： 9 24 524 52 52)(%)(%] [%)(%O CaP CaO FeO P P P f CaO FeO K P O P L γγγ?== 由上述公式可知，为使脱磷反应进行完全，必要的热力学条件是： （1） 较高的炉渣碱度； （2） 较高的氧化铁含量； （3） 较低的熔池温度；
北京科技大学 冶金物理化学 第四章 相图 作业
P344 3 （1）把含w(Ni)=30%的熔体从1600K开始冷却，试问在什么温度开始有固体析出，其组成如何？最后一滴熔体凝结时的温度和组成各为多少？ （2）将含w(Ni)=50% 的合金0.24kg冷却到1550K，Ni在熔体和固体中的含量各为多少？
此为固态完全互熔系统。设开始结晶温度为IT ，终了结晶温度为FT 。 （1） IT = -0.0214x 2 + 5.8041x + 1356.5，w(Ni)=30%，即 x=30, 开始有固体析出的温度IT=1511.37K FT = 0.0142x 2 + 2.2716x + 1355, FT=1511.37, x=53，即w(Ni)=53% 开始有固体析出时组成：固体相含53%(w/w) Ni ；液态熔体含30%(w/w) Ni FT = 0.0142x 2 + 2.2716x + 1355, x=30, FT=1435.93K IT = -0.0214x 2 + 5.8041x + 1356.5， IT=1435.93K, x=14 最后一滴熔体凝结时温度T=1435.93K 最后一滴熔体凝结时组成： 固体含30%(w/w) Ni ； 液态熔体含14%(w/w) Ni; (2) IT = -0.0214x 2 + 5.8041x + 1356.5， IT=1550K, x=38.9，w(Ni)=38.9%。 FT = 0.0142x 2 + 2.2716x + 1355, FT=1550,x=61.6，w(Ni)=61.6%。 (50-38.9)W L =(61.6-50)W S , 又W L +W S =0.24kg 联立以上两式子，解方程得：W S =0.118kg ， W L =0.123kg 固体含Ni=0.118*61.6%=0.073kg 熔体含 Ni=0.123*38.9%=0.047kg Cu-Ni Phase diagram 02004006008001000120014001600180020000 20 40 60 80 100 x=Ni%(w/w) T /K
北科大试题
2001北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题 考试科目：金属学A 适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。 说明：1.试题必须写在答题纸上。 2.统考生做1--10题；单考生做1--7题和11--13题。 1.名词解释：（每小题2分，共10分） （1）单胞和复合单胞（2）金属键（3）代位固溶体（4）位错（5）偏聚和有序化 2.判断对错：（10分） 3.以液态无限互溶、固态有限溶解并具有共晶反应的二元相图为例说明二元相图是制作方法和二元相图的一般几何规律。（10分） 4.结晶后的组织中产生显微偏析的原因是什么？采用什么措施能减少和消除偏析。（10分） 5.什么是晶界？讨论晶界在多晶体形变过程中的作用。（10分） 6.什么是相界面？复合合金形变的特点是什么？（10分） 7.说明使多晶体晶粒细化能使材料的强度提高、韧性增加的原因。（10分） 8.简要叙述马氏体转变的一般特点。（10分） 9.要想获得粗大的再结晶晶粒可采取什么措施，说明原因。（10分） 10.简述固态相变在相变阻力、新相形核、新相成长方面的特点。（10分） 11.什么叫再结晶？什么是再结晶温度？简要描述再结晶过程。（10分） 2002北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题 考试科目：金属学A 适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。 说明：1.试题必须写在答题纸上。 2.统考生做1--9题；单考生做1--6题和10--12题。 一.名词解释（20分，每个2.5分） （1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度 （5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生 二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。写出立方晶系空间点阵特征。（10分） 三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。（10分） 四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。（10分） 五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（10分） 六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。（10分） 七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（10分） 八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（10分） 九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。（10分） 十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。（10分）（单考生做） 十一.简述铸锭的宏观偏析。（10分）（单考生做） 十二.简述金属晶体中缺陷的类型。（10分）（单考生做） 2003北京科技大学攻读硕士研究生入学考试试题 考试科目：金属学A 适用专业：科学技术史，冶金物理化学，钢铁冶金，有色金属，材料加工工程。 说明：带三角板等，统考生做1--11题；单考生做1--7题和12--15题。 1.名词解释： （1）刃型位错和螺型位错模型（2）晶界与界面能 （3）同分凝固与异分凝固（4）形变织构
冶金物理化学简明教程第二版课件
冶金物理化学简明教程第二版课件 Physical Chemistry of Metallurgy 冶金物理化学 参考书目 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 梁连科，冶金热力学及动力学，东北工 学院出版社，1989 黄希祜，钢铁冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1990 傅崇说，有色冶金原理（修订版），冶金工业出版社，1993 车荫昌，冶金热力学，东北工学院出版社，1989 魏寿昆，冶金过程热力学，上海科学技术出版社，1980 韩其勇，冶金过程热力学，冶金工业出版社，1984 陈永民，火法冶金过程物理化学，冶金工业出版社1984 李文超，冶金热力学，冶金工业出版社，1995 Physical Chemistry of Metallurgy 第一章绪言 1. 本课程作用及主要内容1.1 地位地位冶金专业平台课之一。以普通化学、高 等数学、物理化学为基础。与物理化学相比，更接近与实际应用。目的: 为开设专业课和今后的发展作理论准备。 1. 本课程作用及主要内容火法冶金特点: 火法冶金特点: 一高三多 1. 本课程作用及主要内容1.2 作用将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中，阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过程提供理论依据。 为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件（温度、气氛）。例如炼钢过程。此类问题将由本课程解决。 1. 本课程作用及主要内容注意: 由于高温的特点，宏观测定难度大，微观就更 难，有时只能使用常温数据外推，误差较大。本学科尚在不断完善发展中。应
学会灵活应用，依据冶物化理论，创造有利反应进行条件，抑制不利反应，提出合理工艺流程。 1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例1.3.1 高炉炼铁高炉炼铁(a) 炉顶 煤气成分：N2、CO CO2 少量H2、CH4 N2&It;50, , CO(20,25,)、CO2(22,17,) CO+CO2(42,44,) CO为还原剂且属有毒气体，希望能够在炉内100%消耗。无法实 现的原因：存在化学平衡。 1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例(b) 矿石中含有Fe、Mn、S、P、AI、 Mg Ca等多种元素，但被还原量却不同：原因:氧化物稳定性问题(c)S、 P 的去除炼钢、炼铁过程分别去除P、S 原因：反应条件是否适宜。 1. 本课程作用及主要内容1.3 冶金实例1.3.2 炼钢奥氏体不锈钢冶炼：去C 保 Cr。特种冶金(二次精炼)真空脱气，矿石中含有Fe、Mn、S、P、AI、Mg、 Ca等多种元素，但被还原量却不同。原因:氧化物稳定性问题。 1. 本课程作用及主要内容1.3.3 有色冶金炼铜：氧化?还原? 炼铜：氧化?还原？ 电解去铁Cu2S?Cu2O?Ci湿法:电解过程，电化学，ph,湿法：电解过程，电化学，ph,电位图浸出，萃取过程熔盐电解等等 1. 本课程作用及主要内容1.4 主要内容热力学第一定律: 能量守恒，转化; 第 二定律: 反应进行的可能性及限度; 第三定律: 绝对零度不能达到。 1. 本课程作用及主要内容1.4.1 冶金热力学主要为第二定律工具: 等温方程式 正向逆向平衡测定计算(查表)CP?K(0) CP?,A，BT估计值统计热力 学
材料科学基础相图部分参考
参考答案 第4章 相 图 范莉： p.4 问题 讲义中说：“压力平衡最容易，温度平衡次之，化学势平衡最难达到”，为什么？ 答：从三个层次考虑，力(压力) 能量（温度） 物质（化学势），平衡越来越难。 p.8 问题 从图4-1看出，自由能G 随温度T 的增加而下降。能不能据此做如下判断：低温物质不如高温物质稳定，因为前者的G 高，而后者低。 答：不可以。用G 判据判定体系是否稳定需在同一温度下比较，否则无意义。 问题 p G S T ???=- ????表明，G T -曲线的斜率一定是负的。除此之外，G T -曲线还有另一个特点，请问是什么？ 答：温度越高熵值越大，曲线斜率越来越负，即曲线随温度的增加越降越快。 问题 在图4-1中，设有一个温度m T T <。证明：若T 与m T 相差不大，则 ()T T T L G G G m m m L S V -=-=? 答：提示：（1）局部线性 （2）m m /T L S = p G S T ???=- ????，m m m T L T )-T S T G （=??=? 问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是理想晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？ 答：含晶界的多晶体的熵值比理想晶体大，故曲线更陡。 问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是非晶体；二是含晶界的多晶体。请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？在横坐标中注明熔点位置。 答：（1）非晶体的熵值比含晶界的多晶体大，故曲线更陡。 （2）按照纯金属的自由能-温度曲线标出熔点。
问题 从图4-2看出，固-气、液-气两相平衡的温度范围比较大，而固-液两相平衡仅在很窄的温度范围存在，请分析原因。 答：根据 m d d L p T T V =? ，主要看V ?的大小。 问题 对图4-2中的亚稳平衡线，克拉贝龙方程还适用吗？为什么？ 答：适用，克拉贝龙适用于两相平衡。 P12~13 问题 为什么“应变能因素总是使固溶体中A 组元的化学势高于纯A ”？注意，不能用公式回答，而要用文字表述。 答：应变能永远为正，使得体系能量增大，A 组元的化学势高于纯A.(位错等缺陷带来影响也是使体系自由能增大，与之类似。) 问题 从()x T k Z x G -+Ω+=1ln B 2A A μ看出，当1x →时，A μ→-∞。请从物理概念角度分析这一问题。注意：负无穷大总是不合理的。 答：考虑在纯B 中加入一个A 的情况，此时熵的变化很大而内能变化很小，此时G-X 的曲线做切线时斜率很大，A d d G G x x μ=-，故A μ→-∞ 问题 讲义中说：规则溶液模型既可以用于液体，也可以用于固溶体。问：具体应用时，两者的主要差异是什么？ 答：两者的是主要差异在于线性项，参见教材P14
材料科学基础习题5-答案-二元相图作业
《材料科学基础》第五章习题——二元相图1、发生匀晶转变的两个组元在晶体结构、原子尺寸方面有什么特点？ 答：两者的晶体结构相同，原子尺寸相近，尺寸差小于15%。 2、固溶体合金的相图如下图所示，试根据相图确定： ①成分为ω(B) = 40%的合金首先要凝固出 来的固体成分；（画图标出） ②若首先凝固出来的固相成分含ω(B) = 60%，合金的成分为多少？（画图标出） ③成分为ω(B) = 70%的合金最后凝固的液 体成分；（画图标出） ④合金成分为ω(B) = 50%，凝固到某温度 时液相含ω(B)为40%，固相含有ω(B) = 80%， 此时液体和固相各占多少？（计算） ①过ω(B) = 40%的成分线与液相线的交点做与底边的平行线交固相线即可 ②过ω(B) = 60%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ③过ω(B) = 70%的成分线与固相线的交点做与底边的平行线交液相线即可 ④液相：（80-50）/（80-40）=0.75 固相：（50-40）/（80-40）=0.25 3、指出下列相图中的错误，并加以改正。 由相律知，三相平衡时，图中应该为一点，而不是线 段，且二元相图中最多只有三相平衡，所以把d图中 r相除去。 由相律知在二元相图中 纯组元凝固温度恒定，液固 相线交于一点 4、根据教材图7.20，假设F与G点坐标分别选取5%与99%，计算：①Sn含量为40%的合金在凝固至室 A 20 40 60 80 B 温 度 W(B) % α L+a L
温后的组织组成比例；②根据初生相（α）、共晶组织中的相（α+β），以及冷却过程中析出的二次相（αⅡ或βⅡ），计算室温下的相组成比例。 解：①Sn 含量为40%的合金在凝固至室温后的组织组成比例： %95.4819 9.6119 40)(=--= +βαW =--?--=5991999199.61409.61αW 43.45% %6.7599519199.61409.61=--?--=∏βW ②根据一次相、共晶组织中的相，以及冷却过程中析出的二次相，计算室温下的相组成比例： 5、 Mg-Ni 系的一个共晶反应为 设C 1为亚共晶合金，C 2 为过共晶合金，这两种合金中的初生相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中的α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 解：相图： Ni Mg 由二者的初生相的质量分数相等得：（23.5- C 1 ）/23.5= （C 2 -23.5）/54.6-23.5 又α总量为C 2 中α总量的205倍：(54.6- C 1 )/54.6=2.5*(54.6- C 2 )/54.6 由以上两式得C 1 =12.7% C 2 =37.8% 6、 组元A 和B 在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与A ，B 不同晶体结构的中间化合物，α（纯镁）+ 2Mg Ni[w(Ni) = 54.6%] L （ω(Ni) = 23.5%） 507℃ A 23.5 54.6 B
07310680冶金物理化学
冶金物理化学 Physical Chemistry of Metallurgy 课程编号：07310680 学分：5 学时：75 （其中：讲课学时：75 实验学时：上机学时：0） 先修课程：高等数学、物理化学、无机化学 适用专业：冶金工程 教材：《钢铁冶金原理》；黄希祜主编；冶金工业出版社（第三版），2006 开课学院：材料科学与工程学院 一、课程的性质与任务： 《冶金物理化学》是冶金工程专业主要的专业基础课。它在数学、物理学、无机化学、物理化学、计算机技术等课程知识的基础上，将物理化学原理应用到冶金过程中，为冶金工程专业课程的学习奠定必要的理论基础。本课程强调理论与工程实际的结合，提高分析问题、解决问题的能力。 《冶金物理化学》的基本任务是： 1. 掌握冶金过程各环节的基本物理化学原理； 2. 学会对主要的冶金反应进行热力学及动力学的分析； 3. 利用化学热力学原理研究反应的可能性，利用化学动力学原理研究反应的机 理及限速环节，从而优化冶金工艺，提高反应速率，强化冶炼，实现清洁高效生产等。该课程的主要内容是冶金过程动力学、冶金过程热力学及冶金熔体，以冶金工业过程为背景，按其冶炼过程分为还原冶炼、氧化冶炼、二次精炼三环节，探讨其物理化学原理。 二、课程的基本内容及要求： 第一章绪论 1.教学内容 （1）本课程的性质、研究对象与方法、目的、任务 （2）冶金物理化学的研究内容 （3）冶金物理化学的发展及在冶金学科的地位 2.学习要求 （1）了解本课程的性质、研究对象与方法、任务； （2）掌握学习本课程的几个基础概念； （3）了解冶金物理化学的研究内容。 第二章冶金热力学基础 1.教学内容
上海大学2018年硕士《冶金物理化学》考试大纲
上海大学2018年硕士《冶金物理化学》考试大纲复习要求： 掌握冶金物理化学基本概念、基本理论及计算方法和分析问题方法，正确运用于分析和解决具体问题。基本理论（包括溶液热力学理论，Gibbs自由能变化的计算、应用原则及活度数据的获得原理、方法，相图基本原理及典型二、三元相图基础知识，表面和界面基本理论，冶金动力学基本理论等）、冶金基本熔体（熔渣的基本物理化学性质及在冶金中的作用）、解决冶金实际问题常用的几种基本手段和方法（包括化学反应等温方程式和平衡移动原理的灵活运用；优势区图、位势图等几种热力学状态图的构成原理及使用方法等）。 二、主要复习内容： 冶金热力学基础 化学反应的标准吉布斯自由能变化及平衡常数，溶液的热力学性质－活度及活度系数，溶液的热力学关系式，活度的测定及计算方法，标准溶解吉布斯自由能及溶液中反应的吉布斯自由能计算。 重点：溶液相关基本概念及其物理意义，化学反应的吉布斯自由能计算（过剩全摩尔混合吉布斯自由能）及由此判断化学反应进行的方向，活度相关计算，金属原电池电动势与△H、△G和△S关系。 冶金动力学基础 化学反应的速率，分子扩散及对流传质，吸附化学反应的速率，反应过程动力学方程的建立，新相形成的动力学。 重点：一、二级化学反应相关计算及一级可逆化学反应速率方程推导，菲克第一、第二定律，朗格缪尔吸附等温式，双膜理论，未反应核模型。 金属熔体 熔铁及其合金的结构，铁液中组分活度的相互作用，铁液中元素的溶解及存在形式，熔铁及其合金的物理性质。 重点：合金密度等相关物性计算，活度相互作用系数及其转换关系。 冶金炉渣 二元系、三元系相图的基本知识及基本类型，三元渣系的相图，熔渣的结构理论，金属液与熔渣的电化学反应原理，熔渣的离子溶液结构模型，熔渣的活度曲线图，熔渣的化学性质，熔渣的物理性质。 重点：二、三元相图的基本性质及表示法，二、三元系平衡相的定量法则（直线法则和杠杆定律,重心法则），分析等温截面图和投影图。炉渣酸度、碱度概念，熔渣的结构理论，金属液与熔渣的电化学反应
冶金物理化学
教学大纲 课程编号：020401 开课院系：冶金与生态工程学院 课程类别：必修课适用专业：冶金工程 课内总学时：78（课内54，实验24）学分：6 先修课程：物理化学，冶金传输原理 课程教学目的 1．本课程是冶金工程专业本课生必修课程，是一门重点介绍冶金物理化学基本概念、基本原理以及在冶金过程中应用的专业基础课。 2．通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学的基本原理。学会运用这些原理分析和解决生产中出现的新问题；不断地改造旧工艺，创造新工艺，降低生产消耗，提高生产率；不断地向相关学科渗透，扩大冶金物理化学的研究领域。 3. 通过本课程的学习，使学生掌握冶金物理化学基本的实验技能，对冶金中的问题，利用冶金物理化学基础和其他专业知识综合的研究方法。 课程教学基本要求 1．课程重点 热力学基本定理在冶金中应用及标准吉布斯自由能的计算方法；Elingham图的应用；溶液（包括铁液与渣液的活度与活度系数、Wagner模型、分子理论与离子理论模型、标准溶解自由能等）；扩散与传质的基本理论；三个典型的冶金动力学模型（气固相反应动力学、气液相反应动力学、液液相反应动力学）。 2．课程难点 活度的概念及活度标准态的选择；不同标准态活度及活度系数之间关系；相图的基本规则（邻接、相界限构筑、二次体系副分、切线、阿尔克马德、零变点）。含有一个不稳定二元化合物的三元系相图的冷却过程分析；气泡在均相与非均相形核、气泡长大与上升过程动力学机理；液液反应动力学的双膜理论的应用；不同控速条件的气固反应动力学的未反应核模型。 3. 解决办法
1）充分发挥优质教师资源，让国内外著名学者周国治院士给全体学生开第一课－绪论，除全面介绍冶金物理化学的发展及如何在冶金中的应用外，重点指导学生如何学习冶金物理化学，学会解决冶金物理化学中难点问题的方法。2）教师通过举例、通俗化、强调、比较等手段使学生真正掌握教学中的重点和难点。教师在讲解重点和难点内容的过程中，要放慢速度，举一反三。3）每章教学内容完成之后，助课老师对内容进行总结，讲解习题中的问题，针对不同章节的内容，讲有代表性的例题。在这些过程中，也把重点和难点内容再一次渗透进去，又一次达到了举一反三的作用；4）针对重点和难点内容，每次课后留一至两道思考题，用“探究性”的学习方式，充分发挥学生的主观能动性，给学生指定不同的参考书中的相关内容，要求学生课外阅读，学生尝试自己解决这些知识点。如对于“活度的概念及活度标准态的选择”问题，要求学生阅读魏寿昆院士编著的“冶金过程热力学”的有关章节，对于“液液反应动力学的双膜理论的应用”，要求学生阅读韩其勇教授编写的“冶金过程动力学”的相关章节等。针对这些问题，也作为作业，要求学生写出评论。 通过教学中采取了以上方法，对解决教学过程中出现的重点和难点，收到了很好的效果。 4．能力培养要求 重点要求学生牢固地掌握冶金物理化学的基本概念和基本原理，独立完成大量习题，能够正确熟练地计算冶金体系中化学反应的吉布斯白由能变化，判断化学反应的方向和限度，分析化学反应的反应机理，独立完成要求的四个实验。以课堂讲授为主，辅以习题课、课堂讨论及答疑，提高作业数量及批改质量，对重点学生加强答疑，在条件成熟时实现多媒体教学。 教学内容与学时