冶金原理题库
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中南大学冶金原理题库
第一篇冶金熔体第一章概述
1 •什么是冶金熔体？它分为几种类型？
2 •何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用。
3 •什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？
4 •试说明熔盐在冶金中的主要应用。
5 •熔锍的主要成分是什么？
6 •为什么熔盐电解是铝、镁、钠、锂等金属的惟一的或占主导地位的生产方法？
第二章 冶金熔体的相平衡
1 •在三元系的浓度三角形中画岀下列熔体的组成点，并说明其变化规律。
X: A 10% , B 70% ,C 20% ;
Y: A 10% , B 20% ,C 70% ;
Z: A 70% , B 20% ,C 10% ;
若将3kg X熔体与2kg Y熔体和5kg Z熔体混合，试依据杠杆规则用作图法和计算法求出混合后熔体的组 成点。
2 •试找出图2-44所示的三元系相图中的错误，说明原因并更正。
3 .图2-45是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图
(1 )写岀各界线上的平衡反应；
(2) 写出P、E两个无变点的平衡反应；
(3 )分析熔体1、2、3、4、5、6的冷却结晶路线。
4 .某三元系相图如图 2-46中所示，AmBn为二元不一致熔融化合物。试分析熔体 1、2、3的冷却结晶过
程。
5 .图2-47为生成一个三元化合物的三元相图，
(1 )判断三元化合物N的性质；
(2 )标出边界线的温度降低方向；
(3) 指出无变点K、L、M的性质，写出它们的平衡反应；
(4 )分析熔体1、2的冷却过程。
6 •试分析图2-23熔体3、4、5、6的冷却过程。
7 •试根据 CaO-SiO2-A12O3 系相图说明组成为 (wB / % ) CaO 40.53 , SiO2 32.94 , A12O3 17.23 , MgO 2.55的熔渣冷却过程中液相及固相成分的变化。
8 .试根据图2-30绘制CaO- A12O3- SiO2 三元系1500 ° C时的等温截面图。
9 .给出CaO-SiO2-FeO 系相图中1500 °C的等温截面图，标出各相区内的相平衡关系。组
成为(wB / % ) CaO 45、SiO2 25、FeO 20的熔渣在此温度下析出什么晶相？怎样才能使此熔渣中的固 相减少或消除？
10 •假定炉渣碱度为=2。在1600 °C下，当渣中含FeO 58% (wB )时，炉渣是否全部处于液态？如果炉 渣碱度不变，因脱碳反应渣中FeO含量降至20% (wB ),在此温度下熔渣中是否有固相析出？若有固相析 岀，试确定其组成。
11 •根据CaO-SiO2-FeO 系相图，指出下列组成(wB / % )的熔体冷却时，首先析出什么物质？冷却结晶 结束后的固相物质是什么？
(1 ) CaO 15、FeO 25、SiO2 60 ； (5) CaO 10、FeO 55、SiO2 35 ；
(2) CaO 60、FeO 10、SiO2 20 ； (6) CaO 20、FeO 45、SiO2 35 ；
(3) CaO 5、FeO 80、SiO2 15 ； (7) CaO 30、FeO 65、SiO2 5 ；
(4) CaO 40、FeO 40、SiO2 20 ； (8) CaO 75、FeO 10、SiO2 15。
12 •如何正确判断无变点的性质？它与化合物的性质和界线的性质有何联系？如果某三元系中只生成了生 成一致熔融化合物，该体系中有可能岀现转熔点吗？
13 •在分析三元系相图时，用到过哪几个规则？试简述这些规则并用图表示之。
14 •试用几何方法证明浓度三角形的等比例规则。
15 •试说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。
16 .在进行三元系中某一熔体的冷却过程分析时，有哪些基本规律？
第三章冶金熔体的结构
1 .试分析Ba-O、Al-O键的性质。
2 .计算CaO、MgO、FeO、MnO、ZnO、Cr2O3、TiO2、P2O5等氧化物中 Me-O键的离子键分数，并 比较这些氧化物离解为简单离子的趋势。
3 .已知熔渣成分为(xB / % ) MnO 20、CaO 50、SiO2 30。试分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型1300
计算渣中MnO的活度。
4 .某炉渣的成分为（wB / % ） FeO 13.3、MnO 5.1、CaO 38.2、MgO 14.7、SiO2 28.1、P2O5 0.6。分
别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中 FeO的活度。
5 .已知K1仁0.196。利用马森模型计算 =0.2的PbO-SiO2二元熔体中PbO的活度。
6•如何判断离子熔体中阳离子与阴离子间作用力的大小？
7 •为什么对于同一种金属，其低价氧化物呈碱性而高价氧化物呈酸性？
8.金属的熔化熵和熔化热远小于其蒸发熵和蒸发热， 这说明液态金属在什么方面更接近于固态金属？为什
么？
9 •熔体远距结构无序的实质是什么？
10 •试比较液态金属与固态金属以及液态金属与熔盐结构的异同点。
11.熔盐熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？
12 •简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么？
13 •熔体的聚合程度是如何表示的？它与熔体结构有何关系？
14 .简要说明硅酸盐熔渣中桥氧、非桥氧和自由氧的关系？
15 .试简要说明当硅酸盐熔渣的 O/Si比逐渐增大时，熔体中自由氧的含量、低聚物数量和 NBO/T值的变
化趋势。
16 •捷姆金理想离子溶液模型通常只对强碱性渣有较好的适用性，为什么？
第四章 冶金熔体的物理性质
1 .利用CaO-FeO-SiO2 系熔渣的等密度曲线图（图 4-8 ）说明CaO含量一定时FeO含量对熔渣密度的 影响。
2 .试利用熔渣的等粘度曲线图（图 4-12 ）估计组成为（wB / % ） CaO 38.0、SiO2 38.39、A12O3 16.0、
MgO 2.83的高炉渣在1500° C时的粘度。如果将温度提高到 1900°C ,此熔渣的粘度降低到多大 ？
3 .试利用加和性规则计算 1400 °C时，组成为（wB / % ） CaO 35、SiO2 50、A12O3 15的高炉渣的表面
张力，并与由等表面张力曲线图所得的结果（图 4-23 ）进行比较。
4 .用加和性规则计算 1400 ° C时，组成为（wB / % ） CaO 30、SiO2 20、FeO 50的炉渣的表面张力，并 与根据图4-24的等表面张力曲线图所得的值进行比较。
5 .试计算800°C的铝液、1200°C的铜液和1650°C的铁液的粘度。有关数据见下表： 金属
熔点/ C
h / 10-3Pa s-
Ah / 10-3Pa s-
Eh / kJ mol-1
Al
660
1.18
0.1492
16.5
Cu
1084
4.10
0.3009
30.6
Fe
1536 4.95
0.3699 41.4
6 .实验测得组成为（wB / % ）: CaO 42.5、SiO2 42.5、MgO 9.5、A12O3 5.5 的熔渣在不同温度下的粘 度如下表。试求岀粘度与温度的指数方程及粘流活化能。
1350
1400
1450
1500
h / Pa s-
1.631.34
1.09
0.91 0.75
7 .某熔渣的组成为（wB / % ）: CaF2 80、CaO 10、A12O3 10。实验测得此熔渣在不同温度下的电导率 如下表所示，试求岀电导率与温度的关系式及电导活化能。
t / C° 1500
1550
1600 1650
1700
1750
k / 10-2S m-1
3.155
3.508 3.873
4.256
4.656 5.070
8 .高炉低钛渣的成分为（ wB / % ）: TiO2 2.0、CaO 46.11、SiO2 35.73、MgO 3.99、A12O3 9.99。用毛 细管法测得渣中硫的扩散系数如下表：
t / C° 1350
1400
1450 1500
1550
D / 10-9m2 s-1
1.69
2.42
3.40
4.69
6.35试求硫的扩散系数与温度的关系式及扩散活化能。
9 .根据CaO-A12O3-SiO2 系熔渣的等粘度曲线图 （图4-12 ）讨论碱度分别为0.2和1.0时，增大A12O3 含量对熔渣粘度的影响，并解释其原因。
10 .什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？
11•何为表面活性物质？哪些元素是铁液的表面活性物质？
12 •实验发现，某炼铅厂的鼓风炉炉渣中存在大量细颗粒铅珠，造成铅的损失。你认为这是什么原因引起 的？应采取何种措施降低铅的损失？
第五章冶金熔体的化学性质与热力学性质
1 .一工厂炉渣的组成为（ wB / % ）: SiO2 44.5、CaO 13.8、FeO 36.8、MgO 4.9。试计算该炉渣的碱度 和酸度。
2 .已知某炉渣的组成为（ wB / % ）: CaO 20.78、SiO2 20.50、FeO 38.86、Fe2O3 4.98、MgO 10.51、 MnO
2.51、P2O5 1.67。试用四种不同的碱度表达式计算该炉渣的碱度。
3 .利用 CaO-SiO2-A12O3 系等活度曲线图求 1600 °C 时组成为（wB / % ）: CaO 26、SiO2 43、MgO 4、
A12O3 20、P2O5 7的熔渣中SiO2和A12O3的活度。
4 .利用CaO-SiO2-A12O3 系等活度曲线图求 1600°C时，碱度为1、SiO2含量为30~60 （wB / % ）的熔 渣中SiO2的活度，绘出SiO2活度与其含量的关系图。
5 .已知某熔渣的组成为（ wB / % ）: CaO 35、SiO2 20、FeO 20、Fe2O3 4、MgO 5、MnO 8、P2O5 8。 试利用CaO-FeO-SiO2系等活度曲线图求1600° C时渣中FeO的活度及活度系数。
6 .已知某熔渣的碱度为 2.5、xFeO为15%。试利用CaO-FeO-SiO2系等活度曲线图求1600 °C时此熔渣 中FeO的活度及活度系数。
7 •什么是熔渣的碱度和酸度？
8 .熔渣的氧化性是如何表示的？
9 .熔渣的氧化性主要取决于渣中碱性氧化物的含量，这种说法对吗？为什么？
10 •为什么可以用全氧化铁量表示熔渣的氧化性？利用第 1题的数据计算全氧化铁量。
11 •什么是硫容？为什么硫容可以表示熔渣吸收硫的能力？
12 •为什么熔渣中的硫可以使硅酸盐熔渣中的硅氧阴离子解聚?
第七章化合物的生成-分解反应
1 •已知反应
Cd+O2=CdO(s) J • mol-1 (1000〜1379K)
反应 Pb(l) + O2=PbO(s) J • mol-1(760〜1400K)
