冶金物理化学[1]

冶金物理化学冶金物理化学是在探究金属物质的结构、性质和变化规律的科学。

它的研究对象包括金属的结晶、熔化、溶解、扩散等过程，以及金属的力学性能、热力学性能、电性能、磁性能和光学性能等方面。

冶金物理化学的研究对于提高金属制品的质量和性能，推进先进制备技术的发展，以及理解自然界中金属物质的本质具有重要意义。

冶金物理化学的发展过程冶金物理化学是一个较为新兴的科学分支，起源于20世纪初期。

在此之前，金属制品的制备主要是一项经验技术，对于金属结构及其特性缺乏深刻的认识。

随着现代物理和化学的兴起，科学家们开始注重对材料微观结构的研究和分析，冶金物理化学也由此开始。

20世纪初期，金属熔体结构的研究为冶金物理化学的发展提供了基础。

美国化学家蒂勒森（Tilsen）等人首先提出了“鼠径”模型，将金属中的原子看作小球，使它们可以以一定的方式组成。

随后，美国物理化学家沃伦（Warren）提出了金属熔体的电子气模型，解释了金属熔体的电导特性。

这些理论模型为冶金物理化学打下了基础。

在20世纪30年代和40年代，随着X射线衍射技术和电子显微镜技术的发展，科学家们开始更深入地探究金属内部结构和成分分布规律。

英国物理学家布拉格（Bragg）和他的儿子在20世纪初发明了X射线衍射技术，对金属晶格的结构进行了分析。

荷兰科学家费伊（Frens）和他的同事也发现了电子显微镜技术，可以对材料的微观结构进行更加深入的研究。

这些工具的运用使冶金物理化学的研究进一步深入发展。

20世纪50年代至70年代，计算机的出现为冶金物理化学的理论研究和材料模拟提供了重要的工具。

电脑模拟在材料化学过程中的应用，极大地拓展了冶金物理化学的研究领域，为更深入地理解金属材料的性质和变化规律打下了基础。

冶金物理化学的研究目标冶金物理化学的研究目标主要包括以下方面：1.金属熔体的结构和性质研究：金属在溶解和熔化过程中的原子排列规律、熔点、密度和表面张力等性质的探究。

2.金属材料的固态结构和性质研究：分析金属材料的晶体结构、缺陷结构及缺陷运动、相变、塑性变形规律和热力学性质等。

冶金物理化学教案中的物相分析与表征技术冶金物理化学是研究金属材料的基础性学科之一，主要涉及金属材料的结构、性能以及变化规律。

在冶金过程中，物相分析与表征技术是非常重要的一环，对于研究金属材料的微观结构和性能具有重要意义。

本文将介绍几种常用的物相分析与表征技术，以供冶金物理化学教案的编写参考。

一、X射线衍射分析（XRD）X射线衍射分析是一种常用的物相分析技术，主要用于研究材料的晶体结构和相对含量。

它通过测量材料中晶体的衍射图样，利用布拉格方程计算晶格参数和晶体结构等信息。

X射线衍射分析具有非破坏性、快速、准确等特点，被广泛应用于金属材料的相变研究、材料表征和质量控制等方面。

二、扫描电子显微镜（SEM）扫描电子显微镜是一种常用的表征技术，通过电子束与样品表面相互作用产生的信号来获取高分辨率的表面形貌和微观结构信息。

SEM 具有高分辨率、大深度焦、显微成像和元素分析等多种功能，可以对金属材料的晶界、孔隙、相分布和表面形貌等进行观察和分析，是研究金属材料物相变化的重要手段。

三、透射电子显微镜（TEM）透射电子显微镜是一种高分辨率的表征技术，通过经过薄样品的电子束与样品内部相互作用形成的透射电子图像获得材料的微观结构信息。

TEM具有高分辨率、高对比度和元素分析等多种功能，对于金属材料的晶体结构、晶界、位错、孔隙等进行观察和分析具有独特的优势。

四、热分析技术（TG-DTA）热分析技术是一种通过对材料在不同温度下物理和化学性质的变化进行分析和表征的方法。

其中，热重分析（TG）可以测量材料的质量随温度变化的曲线，差热分析（DTA）可以测量样品与参比物之间的温差。

通过TG-DTA等热分析技术，可以研究金属材料的相变、热稳定性和热解动力学等热力学性质，为冶金工艺优化提供依据。

五、扫描探针显微镜（SPM）扫描探针显微镜是一种基于物理探针与样品表面相互作用来获取材料表面形貌和物理性质的表征技术。

其中，原子力显微镜（AFM）和斯托姆图（STM）是常用的扫描探针显微镜，可以实现纳米尺度下对材料的观察和分析。

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，根据分布规律，钢液中的[O]扩散到渣中，与加入渣相的脱氧元素发生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：炉渣含有或溶解硫的容量，即CS？（%s）？（po2/ps2）1/24、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、简短回答问题（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的换算：ab[r]ab[h]?pb/pbpb/kh(x)*?kh(x)p*b?rb0故ab[r]?rbab[h]0（2）纯物质的标准态活度与1%质量溶液的标准态活度之间的换算：ab[r]ab[%]?pb/pbpb/kh(%)*?kh(%)pb*?mab100m?kh(x)pb*?mab100m?rb0（3）假设纯物质的标准态活度与1%质量溶液的标准态活度之间的换算：ab[h]ab[%]?pb/kh(x)pb/kh(%)?kh(%)kh(x)?mab100m2.简述了炉渣氧化脱磷的热力学条件。

答：根据炉渣的脱磷反应：lp?(%p2o5)[%p]2?kp(to)(êo)f542p?feo??cao?cap2o954根据上述公式，为了使脱磷反应完全，必要的热力学条件是：（1）炉渣碱度高；（2）氧化铁含量高；（3）较低的浴温；大渣量。

3.一氧化碳还原氧化铁的顺序是什么？写出反应方程式（天平）。

答：氧化铁被co还原在570℃以上及其下有不同的转变顺序，因此氧化铁还原是逐级的，反应如下：T570co3fe2o3（s）？有限公司？2fe3o4（s）？cofe3o4（s）？有限公司？3feo （s）？科菲欧（s）？有限公司？fe（s）？co2222t?570co3fe2o3(s)?co?2fe3o4(s)?co14fe3o5(s)?co?34fe(s)?co24.正常溶液的定义和热力学特征。

2010~2011学年第二学期期末考试《冶金物理化学1》试卷（A）计算中可能用到的数据：=0.140，=0.080，，= 0.051，= 0.13，=0.110，=0.120，原子量：Ca : 40，Si: 28，Fe:56，Mg: 24，V: 51，Mn:55，P: 31，Al: 27，S: 32，O: 16，Ni: 58.7，Cu: 63.54一、基本概念题(30分)1．682℃测得Cd-Sn合金：x Cd=0.0106(%Cd=1)、x Cd=1(%Cd=100) 和x Cd=0.6130(%Cd=60) 时Cd的蒸汽压分别为7.89×102 Pa、3.29×104 Pa和 3.03×104 Pa，则x Cd=0.6130(%Cd=60) 时a Cd(R)＝，a Cd(％)＝。

2．1600℃时液态铝在铁液中的＝0.029，则以液态纯铝作标准态时，铝在铁液中的＝；以质量浓度为1%的铝溶液作标准态时，铝在铁液中的＝。

3．1873K时Fe－Cu系内Cu的活度a Cu(R)＝0.730，＝8.6，则a Cu(％)＝。

4．在进行冶金中的相关反应计算时，对于金属熔体中的组元，其活度一般采用为标准态；对于熔渣中的组元，其活度一般采用为标准态。

5．由炼钢渣系1600℃等活度图上查得a FeO＝0.53，则此渣与含氧0.1％的钢液接触时，钢液中氧含量将。

6．渣中SiO2浓度低时，渣中Al2O3显性，当渣中Al2O3浓度增大时，渣中SiO2活度。

7．Al2O3在碱性渣中以离子形式存在；在酸性渣中以离子和离子形式存在。

8. 碱性渣中Al2O3浓度增大时，；酸性渣中Al2O3浓度增大时，。

9．脱S反应分子方程式为(CaO)＋[S]＝(CaS)＋[O]，则离子反应方程式为。

10．当Δ[O]＞0时，氧由向中传输；当Δ[O]＜0时，氧由向中传输。

二、热力学计算题(50分)1．(10分)1540℃时，与含有2.1％C的铁液平衡的气相中。

绪论冶金物理化学是全部冶金过程的理论基础，经历了一个多世纪的不断完善，至今已经发展成为一个相对成熟的学科，成为一个独立的分支学科。

冶金过程与冶金过程基础理论全部冶金过程可以用以下流程图表示冶金过程理论图1 冶金过程基本流程图冶金物理化学可以分为冶金热力学和冶金动力学，最近学科的发展，有人提出，将冶金电化学也划分到冶金物理化学的内容中。

冶金热力学∆）；确定利用化学热力学原理，研究冶金中反应的可能性（反应方向）（理论依据－G∆）；找出控制反应过程的基本参数冶金反应过程的最大产率（反应限度）（理论依据－G∅（T，P，C i）。

冶金热力学的局限性：所确定的冶金过程的条件是必要的，但不是充分的。

应用冶金热力学可以确定冶金体系状态变化前后焓、熵及吉布斯自由能等热力学参数的变化。

如由体系的焓变可以确知氧气转炉炼钢、铜转炉吹炼冰铜是自热过程，无需补充能量，而在铜闪速炉中进行的冰铜熔炼及在镍闪速炉中进行的铜冰镍熔炼是半自热过程。

冶金热力学还应用于确定冶金反应进行的条件和方向。

如冶金热力学表明，要在低于1700o C下吹炼超低碳不锈钢必须采用真空或氩氧混吹。

应用热力学可以确定冶金体系状态变化时，过程进行的限度及与其影响因素的关系。

应用标准平衡常数K 可以计算在一定的热力学条件下（如温度、压力恒定）反应能进行的限度和生成物的理论最高产量。

冶金反应一般都包括一系列基元反应。

通过添加催化剂，可以改变反应的机理，从而改变冶金反应的速率。

从机理和速率的角度来研究冶金反应的规律及其影响因素属于冶金动力学的研究范畴。

冶金动力学利用化学动力学与传输原理，研究冶金过程的机理；确定各基元过程及总过程的速率；找出反应过程的限制环节。

冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内容的完备性，提供了反应的充分性条件。

冶金热力学和冶金动力学两者研究内容不同，但它们相辅相成，互相补充。

掌握冶金热力学与动力学对于开发冶金新工艺、新技术及现行工艺过程的优化非常重要。

上海市考研冶金工程复习冶金物理化学与冶金反应原理总结在准备上海市考研冶金工程的过程中，冶金物理化学与冶金反应原理是一门重要的课程。

本文将对冶金物理化学和冶金反应原理进行总结，帮助考生更好地复习和理解相关知识点。

一、冶金物理化学冶金物理化学是研究冶金过程中的物理现象和化学反应的学科，在冶金工程中扮演重要的角色。

以下将对冶金物理化学的几个核心概念进行介绍。

1. 相图与相变:相图是研究物质在不同温度和压力下的相变规律的图表。

在冶金工程中，熟悉相图对于理解金属的相变过程和合金的形成具有重要意义。

2. 相平衡与相变动力学:相平衡是指物质在平衡状态下各相之间的相对稳定性。

了解相平衡条件对于控制冶金过程的温度和压力非常重要。

而相变动力学则研究相变过程中的速率和机制，帮助我们理解相变的动力学原理。

3. 金属的电子结构和热力学性质:金属的电子结构和热力学性质对于金属的物理特性和化学反应具有较大影响。

了解金属的电子结构和热力学性质可以帮助我们理解金属的导电性、热传导性以及金属的稳定性等特性。

二、冶金反应原理冶金反应原理是研究冶金过程中的化学反应的学科。

以下将对冶金反应原理的几个核心内容进行介绍。

1. 冶金反应动力学:冶金反应动力学研究冶金反应速率和机制。

了解冶金反应动力学可以帮助我们优化冶金过程的反应条件和控制生产效率。

2. 氧化还原反应:氧化还原反应是冶金过程中常见的反应类型。

熟悉氧化还原反应的原理和条件，对于理解金属氧化、还原以及电化学反应等具有重要意义。

3. 熔融盐电解和电炼:熔融盐电解和电炼是冶金工程中常用的金属提取方法。

了解熔融盐电解和电炼的原理和操作流程可以帮助我们理解和掌握这些方法的应用。

总结：冶金物理化学与冶金反应原理是冶金工程中的重要基础知识。

通过学习和掌握冶金物理化学和冶金反应原理，我们可以更好地理解冶金过程的基本原理和机制，为解决冶金工程中的问题提供有效的思路和方法。

希望本文提供的总结能够帮助考生更好地复习和理解冶金物理化学与冶金反应原理，为考取上海市冶金工程的研究生打下坚实的基础。

冶金物理化学一、专业介绍1、学科简介冶金物理化学为冶金工程一级学科的二级学科，是冶金工程和材料制备的基础，对冶金工艺的优化和动态控制、新工艺新技术的开发以及新材料的合成与制备起着不可或缺的作用。

其应用物理化学原理（包括经典物化、统计、量子、不可逆过程、结构等）和方法，研究冶金过程中的物理变化和化学反应的规律，涉及冶金过程热力学、冶金过程动力学、冶金与材料电化学、冶金熔体、计算物理化学和材料物理化学。

该学科是冶金工业发展的理论基础。

冶金工业中的旧工艺的改造，新流程的建立，都必须遵循冶金物化的基本规律。

冶金物化理论指导冶金生产实践，而冶金生产的发展又促进了冶金物化应用基础理论研究的深化。

2、培养目标本专业的硕士毕业生要具有从事冶金物理化学学科的科学研究和教学工作的能力，具有冶金工程领域新技术、新工艺的开发、应用和解决与冶金与材料制备有关工程问题的能力。

能够熟练掌握一门外语并能阅读本专业的外文资料。

3、研究方向（以东北大学为例）01冶金热力学、动力学与电化学02材料物理化学03电池材料与电池04计算物理化学05资源综合利用与环境物理化学4、硕士研究生入学考试科目（以东北大学为例）①101思想政治理论②201英语一或202俄语或203日语③301数学一④830冶金物理化学或831化工原理5、课程设置(以昆明理工大学为例)学位课：自然辩证法、第一外语(基础部分)、冶金热力学、冶金动力学、数学物理方程必修课：科学社会主义理论与实践、现代冶金分析技术、数理统计及随机过程选修课：冶金新技术、火法冶金、湿法冶金、真空冶金、微波化学、量子化学、结构化学、统计热力学、冶金熔体物理化学、冶金反应工程学、冶金传输原理、气-固反应理论、材料制备过程物理化学、冶金电化学、粉体工程、计算冶金及模式识别应用、凝固理论、合金热力学、固体物理化学、萃取化学、络合物化学、表面物理化学、热力学数据库及其应用、硅酸盐物理化学、流体力学、冶金物理化学研究方法、第二外国语、数值计算方法、相变理论、运筹学、材料科学与工程导论、非线性理论、文献检索、知识产权保护。

冶金物理化学
冶金物理化学是一门将物理和化学应用于冶金生产中的学科。

它研究冶金反应中物质性质和影响因素的变化，以及冶金反应后物质的组成和性质，是冶金学的一个重要分支。

冶金物理化学的研究主要是关于冶金工艺的物理变化和化学变
化的研究，这包括温度、压力、湿度、速度和金属熔点、熔融深度等参数的变化、不同材料的物理性质的研究以及金属的熔融和凝固的物理和化学变化。

冶金物理化学在冶金工艺中有着重要作用，它可以用来识别冶金反应产物所具有的特性，如温度、压力和湿度等。

此外，冶金物理化学还可以用来筛选金属材料，以及确定不同金属材料之间的反应性，以便更好地控制冶金反应过程。

此外，冶金物理化学也可以用来研究金属及其熔融混合物的流动性，以及金属的凝固混合物的组成及其性质，这对于控制生产过程的质量有着重要的意义。

此外，冶金物理化学还可以用来研究合金的成分、流动性和熔点，以及了解合金形成的原因分析，以便更好地控制冶金产品的质量。

总之，冶金物理化学是冶金工艺中至关重要的一部分，它不仅可以用来研究冶金反应和材料的物理性质，而且可以用来研究金属及其熔融混合物的流动性，以及金属的凝固混合物的组成及其性质。

此外，它还可以用来研究合金的成分、流动性和熔点，以及了解合金形成的原因分析，从而更好地控制产品的质量。

因此，冶金物理化学在冶渣
理化过程中起着重要作用，可以说是冶金工艺中不可或缺的一部分。

冶金物理化学学科一、学科简介冶金物理化学学科始建于1958年，是博士XX士授权点，具有冶金工程一级学科博士授予权和冶金工程博士后流动站，是国家重点学科。

本学科是国内一流学科，具有雄厚的师资力量，多年来完成多项国家省、部、企业课题，获得国家级、省部级成果奖10余项。

现承担着国家“973”、国家自然科学基金等多项课题。

发表论文上千篇，出版专著、教材多部。

已毕业博士100多名，硕士200余名，培养出该学科毕业的国内唯一一名院士和众多的专家、学者。

冶金物理化学学科领域宽广，适应性强。

主要研究与冶金和材料有关的基础理论和应用技术。

二、培养目标毕业生应是符合国家需要的高层次拔尖人才；毕业生应该具有宽厚的基础理论，宽广深入的专业知识，能做为学术带头人领导课题组开展科学研究，具有创新精神和创新能力；胜任教学工作，主持和领导技术和生产工作；热爱祖国，遵纪守法，具有团队精神；身心健康，品德优良，作风正派。

三、学习年限及学分要求全日制攻读博士学位，学习年限原则上为3年；在职攻读博士学位，学习年限原则上为4年，但无论全日制还是在职攻读博士学位，保留学籍时间不超过6年。

学分要求:至少10学分。

四、研究方向1．冶金与材料制备的热力学、动力学和电化学2．纳米材料物理化学3．功能和智能材料物理化学4．电池材料和电池化学5．计算物理化学6．冶金熔体、溶液的结构与模拟7．非平衡态冶金热力学8．XX综合利用与环境物理化学五、课程设置六、学位论文工作1．选题论文选题在导师指导下进行，符合本学科的研究方向，结合导师的研究方向和研究课题，具有理论和实际意义，具有先进性和创新性。

2．调研根据选题的研究方向，研究生要阅读100篇以上中外文相关文献，其中外文文献不少于40篇。

写出综述报告。

应全面反映该方向的研究水XX存在不足以及发展趋势。

根据选题情况，也可以进行一些现场调研。

3．开题报告研究生要公开进行开题报告，开题报告要经研究所组织的委员会通过。