熔体物化总结

高温熔体物理化学东北大学参考书目参考书目1、毛裕文著. 冶金熔体[M]，北京：冶金工业出版社，1994.2、陶东平著. 液态合金和熔融炉渣的性质[M]，昆明：云南科技出版社，1997.3、陈国发，李运刚编著. 相图原理与冶金相图[M]，北京：冶金工业出版社， 2002.4、乔芝郁，许志宏，刘洪霖编著. 冶金和材料计算物理化学[M] ，北京：冶金工业出版社，1999.前言冶金熔体（液态金属、合金和熔融炉渣）是冶金、铸造、焊接和陶瓷等工业生产过程形成的熔体，其物理化学性质直接或间接地决定着诸多工艺生产过程中的各项技术经济指标的优劣，并且在现代新产品、新技术和新工艺的研究、设计和开发中起着日益重要的作用。

目前，虽然在冶金熔体性质的研究领域已经取得了许多成果，但是由于高温熔体分子间的相互作用及其结构的复杂性，人们尚远远不能完全由分子参数或纯组元性质预测熔体的宏观性质，各种模型还需要拟合熔体性质的实验数据来获取。

因此，熔体的结构理论和熔体性质的估算和预测，仍然是一个人们必须继续为之付出大量艰苦努力的研究领域。

第一部分高温熔体概述1 定义z高温熔体：在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。

♦许多高温冶金过程都是在熔融的反应介质中进行的。

如炼钢、铝电解、粗铜的火法精炼等♦很多冶炼过程中，产物或中间产品为熔融状态物质高炉炼铁、硫化铜精矿的造锍熔炼、铅烧结块的鼓风炉熔炼等♦高温冶金熔体的分类—根据组成熔体的主要成分的不同，可分为z金属熔体z熔渣z熔盐z熔锍1.1 金属熔体¾金属熔体—液态金属和合金，如铁水、钢水、粗铜、铝液等。

¾金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼过程中多相反应的直接参加者。

例如，炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进行的。

¾金属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热力学和动力学都有很重要的影响熔铁和熔融铁合金的物理性质：密度、粘度、扩散系数、熔点、表面张力、蒸汽压和电阻率。

3 熔体和玻璃体熔体和玻璃体是物质另外的两种聚集状态，对这两种聚集状态的研究对无机材料的形成和性质的理解有着重要的作用。

3.1 熔体的结构最开始，人们把液体看作是更接近于气体状态，是被压缩了的气体。

内部质点排列是无序的，只是质点间距较短。

接着发现，液体结构在沸点和凝固点之间变化很大。

实验证实，接近于结晶温度的液体中质点的排列形式和晶体相似。

由同一物质不同聚集状态的x射线衍射图知：气体：θ小，I大，随θ↗，I↘。

熔体和玻璃：质点有规则排列区域高度分散，峰宽阔，峰位对应晶体相应峰位区域。

表明液体中某一质点最邻近的几个质点的排列形式与间距与晶体相似，体现了液体结构中的近程有序和远程无序的特征。

上述分析可以看出：液体是固体和气体的中间相（介于两态之间的一种物质状态）。

在高温时与气体接近，在稍高于熔点时与晶体接近。

熔体结构理论有多种，近年来，熔体聚合物理论为较多人接受，用来解释熔体结构及结构—组成—性能关系。

硅酸盐熔体组成复杂，黏度大，其结构研究困难。

熔体聚合物理论，提出的结构模型比较具体，而且能进行一些定量计算。

介绍该理论的要点：（1）什么是聚合物？对于硅酸盐熔体来说，不同聚合程度的负离子团（单体）（二聚体）（三聚体）等就是聚合物。

硅酸盐熔体中最基本的离子是硅、氧、碱土或碱金属离子。

电荷高，半径小，有着很强的形成的能力。

键具有高键能，有方向性和低配位等特点，导致硅酸盐倾向于形成相当大的、形状不规则的、短程有序的离子聚合体。

（2）聚合物形成的三个阶段①熔融石英的分化过程熔体中的键（指碱或碱土金属）的键型的离子键为主，与两个相连的称为桥氧（）与一个相连的称为非桥氧（）当引入熔体中时，键的键强比键弱得多。

能把键上的离子拉到自己周围，使桥氧断裂，并使键的键强、键长和键角都发生变动。

例如：熔融石英中，连成架状，若加入，使比例升高，随着加入量的增加，可达，此时，连接方式从架状（）→层状（）→链状（）→组群状（）→岛状（无桥氧）上述架状断裂称为熔融石英的分化过程。

第二章熔铁和熔融铁合金的物理化学性质§1.熔铁的结构一、固态铁的结构固态铁的晶体结构属于立方（等轴）晶系a=b=c,α=β=γ=90°它有三种同素异型结构，分别是α-Fe,γ-Fe和δ-Fe它有种素型结构γ-Fe是面心立方结构，α-Fe和δ-Fe是体心立方结构体心立方紧密堆积面心立方紧密堆积六方紧密堆积金属键与金属晶体如何解释金属单质的物理性质及原子间的相互作用金属原子间强烈的相互作用力金属键金属原子间强烈的相互作用力——金属键改性共价键自子改性共价键理论（自由电子理论）1.要点：自由电子及形成:金属原子的价电子易电离成为自由电子，这些电子能自由地从个原子成为自由电子，这些电子能自由地从一个原子“跑”向另一个原子。

金属键形成:金属原子通过“共用”“自由电子”相互作用（静电吸引）结合在一起2.金属键本质及特征：2金属键本质及特征①电性力②无方向性和饱和性形象化:金属原子间有电子气自由流动；形象化金属原子间有电子气自由流动金属原子沉浸在电子的“海洋”中。

金属晶体、特性及理解结构特点：倾向最紧密堆积特性：较高密度良好加工性良好导电热性金属光泽化学键分子间作用力作用 力金属键范氏力离子键属键共价键氢键范力产生原因电负性原子引力由电子用电子对用力原子间方向无无有有无性饱和无无有有无质型质点作用力熔沸点硬度加工性能液导电性固导电性晶体子氢键可晶体子脆晶体子脆晶体离子二液态铁的结构二、液态铁的结构液态铁是介于固态和气态之间的状态质点运动模型的差异冶金过程中的熔铁只高出熔点100～150℃，而远离临界点，因此其结构与固态铁相近1从固体熔化到液体体积增加不大纯铁熔化1.从固体熔化到液体，体积增加不大，纯铁熔化时体积增加3.5%，质点之间的距离只增大1.2%，说明液态和固态时质点之间间距相近。

12%说明液态和固态时质点之间间距相近2.熔化潜热或熵变比蒸发升华时的潜热和熵变小得多，熔化热只是气化热的3%，说明液态下质点相互作用状况与固态相差不大，并且体系的无秩序排列程度增加不多。