冶金工程与金属材料工程的联合发展

江苏科技大学(College of materials,Jiangsu University of Science andTechnology)论文课题：冶金工程与金属材料工程的联合发展姓名：陈仕博学号： 1340602405冶金工程与金属材料工程的联合发展陈仕博（江苏科技大学材料学院镇江 1340602405 中国）摘要：本文探索冶金工程与金属材料工程的联系。

金属材料工程包括了金属材料的晶体结构、元素组成、显微组织、物理力学性能以及化学性能等。

其中，金属材料工程更强调了金属材料的工程化应用特点。

而冶金工程，是要告诉你金属（钢铁）是怎样炼成的，强调的是金属材料的冶炼。

这样的话，两者的联系就明晰了：冶金工程是金属材料工程的前沿学科，我们可以根据不同的金属材料工程应用特点，选择符合需要的性能特点的冶炼工艺。

因为不同冶炼工艺将决定着金属材料的原始性能（出生性能），当然后期还可以通过热处理，表面处理，喷丸等强化工艺或者喷涂工艺等来改善金属材料的性能以达到所需要的技术要求。

关键词：冶金工程金属材料工程学科交叉联系发展方向Joint development of metallurgicalengineering and metal materialengineeringShibo Chen(College of materials, Jiangsu University of Science and Technology ZhenJiang 1340602405 China) Abstract: This paper explores the relationship between metallurgical engineering and metal material engineering. Metal material engineering includes the crystal structure, element composition, microstructure, physical and mechanical properties and chemical properties of the metal materials. Among them, metal materials engineering emphasizes the engineering application characteristics of metal materials. And Metallurgy Engineering, is to tell you how to make metal (iron and steel), the emphasis is the smelting of metal materials. In this case, the link between the two becomes clear: Metallurgical Engineering is one of the frontier subjects of metal material engineering, we can according to the different metal material engineering application characteristics, in line with the needs of the performance characteristics of the smelting process. Because different smelting process will determine the metal material of the original performance (born performance), of course, the latter can also be by heat treatment, surface treatment, shot peening strengthening process or spraying process to improve the performance of metal materials in order to achieve the required technical requirements. Keyworde:Metallurgical Engineering、Metal materialengineering、Int erdisciplinary contact 、development direction0 前言为了增进企业、高校、科研院所金属材料与冶金工程工作者的相互交流, 实现金属材料与冶金工程专业理论、工艺、设备在行业发展中的共同繁荣与进步, 《金属材料与冶金工程》杂志社拟联合中国金属学会材料专业委员会、中南大学、湖南大学、北京科技大学、内蒙古大学和长沙矿冶研究院等单位, 于 2007 年 6 月在内蒙古自治区海拉尔市共同举办首届全国冶金工程与金属材料学术研讨会, 同期将召开首届金属材料与冶金工程理事会会议。

会议论文集以《金属材料与冶金工程》增刊形式出版。

【01】现在，我们已经知道，金属材料工程专业学生主要学习材料科学的基础理论，掌握金属材料及其复合材料的成分、组织结构、生产工艺、环境与性能之间关系的基本规律。

通过综合合金设计和工艺设计，提高材料的性能、质量和寿命，并开发新的材料及工艺。

专业培养具备金属材料科学与工程等方面的知识，能在冶金、材料结构研究与分析、金属材料及复合材料制备、金属材料成型等领域从事科学研究、技术开发、工艺和设备设计、生产及经营管理等方面工作的高级工程技术人才。

冶金工程专业是一门研究从矿石中提取有价金属或其化合物并进行加工成有良好使用性能材料的应用性学科，培养的是冶金工程领域科学研究与开发应用、工程设计与实施、技术攻关与技术改造、新技术推广与应用、工程规划与冶金企业管理等方面的专门人才。

冶金工程领域是研究从矿石等资源中提取金属或化合物，并制成具有良好的使用性能和经济价值的材料的工程技术领域。

尽管“十二五”期间冶金工业淘汰落后产能及结构重组成为重头戏，但置换落后产能以及结构重组必将带来先进产能的建设。

2008-2010年，我国黑色金属固定资产投资额处于平稳增长阶段，三年平均增长率为8.65%。

黑色金属采矿业方面，鉴于我国铁矿石受制于国际三大矿商，国内铁矿石开采投资力度远大于冶炼加工环节;而2010年冶炼加工环节的投资也出现强劲反弹，其投资额增长率由上年的负增长回升至8.08%，可见我国黑色金属工业形势回暖。

与黑色金属不同的是，有色金属采矿业投资及冶炼加工环节投资都处于较好的增长态势，增速较高时达到30%-40%。

2011年上半年，我国黑色金属采矿业投资512.91亿元，同比增长18.60%;黑色金属冶炼及压延加工也投资1662.70亿元，同比增长14.80%;有色金属采矿业投资472.15亿元，同比增长15.80%;有色金属冶炼及压延加工业投资1613.17亿元，同比增长30.70%。

冶金工业固定资产投资的稳定增长，直接带动工程市场的增长，冶金工程企业迎来金融危机后的又一波增长契机。

1 冶金反应工程技术现状1.1 冶金反应工程学分学科范時与战略地位冶金反应工程学(metallurgical reaction engineering)是研究冶金反应器内的流体流动、质量传递和热量传递以及冶金反应宏观动力学的一般性规律的学科。

冶金反应工程学是研究冶金反应的工程问题的科学:研究伴随各类传递过程的冶金反应的规律以及实现冶金反应的各类冶金反应器和系统的操作过程特征和规律所形成的独特的学科体系。

冶金反应的特点是高温、多相的化学反应，综合考察物理条件对化学反应的影响及化学反应的物理效应。

按经典的化学反应动力学，冶金工程中的速率问题，仅考察浓度、压力和温度对物质浓度(随时间)的变化速率的影响，这是远远不够的。

大多数冶金反应，特别是火法冶金过程，由于反应温度较高，其本征化学反应的速率较快，整个过程的速率主要取决于传质过程。

为此，宏观反应动力学将物质在空间上的分布和传输与化学反应作为一个统一的过程来研究。

不仅如此，工程中的实际过程必然在某个具体装置中进行，考虑到反应器特征的冶金反应过程动力学称之为冶金反应工程学。

一般来说，宏观反应动力学属于冶金反应工程学。

另一方面，为了便于区分，传统的反应动力学可称之为微观化学反应动力学。

自冶金反应工程学借助于数学和物理模拟方法，以研究和解析冶金反应器和系统的操作工程规律为核心，以实现冶金反应器和系统的优化操作、优化设计和放大为目的的新兴工程学科。

现代冶金学科研究的问题和对象正经历着一个从微观层次到宏观层次的变化，即冶金物理化学—冶金反应工程学—冶金流程工程学—冶金系统工程。

1.2 冶金反应工程学的特点最初，冶金反应工程学借鉴化学反应工程学的方法。

经过一段时间的研究，认识到冶金反应工程学有自己的特殊性:①冶金反应绝大多数属于非催化型的多相反应;②冶金原料为天然原料，成分复杂，副反应多;③冶金过程中不仅依靠化学反应，也依靠熔化、凝固、相变等多种物理过程;④冶金过程往往利用气泡、液滴、颗粒构成弥散系统，以增加反应效率，从而也增大了研究难度;⑤冶金过程在高温进行，对生产系统测量困难大，过程信息少;⑥反应介质为高温熔体(熔渣、熔盐、熔毓、金属液)。

对于高度弥散系统，冶金反应工程学的分析方法具有自身的特点，主要有:(1)研究测量界面反应，特别是气泡、液滴、颗粒界面处的反应动力学，建立动力学方程;(2)描述乳化和弥散现象，包括测定弥散相的微粒尺寸分布和停留时间分布函数;(3)通过平面界面或弥散微粒界面上的物质衡算，把微观的反应动力学和提取相的数量相联系，同理，也可以通过界面上的热衡算，分析弥散相状态和传热过程的关系，从而得到部分均匀系统的总物质量传递和总热传递;(4)研究和描述总的宏观体积内的混合，以决定整体不均匀系统中的反应工程.对于连续介质系统，近年来计算流体力学(CFD)的发展和通用型工程软件的普及，已经能较方便地求解各种反应器中的流动场。

困难在于正确认识和描述边界条件和设定方程中的系数值，而这和冶金熔炼的高温物理性质有密切关系。

【02】1.3 学科的战略地位冶金工业一直是我国国民经济中非常重要的基础工业。

随着科学技术和国民经济不断发展，对冶金产品的品种、质量和性能要求日趋提高，对冶金过程的环境友好的要求越来越高。

在冶金新技术、新型反应器及新的生产流程开发的过程中，冶金反应工程学都将起到非常重要的作用。