2_冶金动力学基础

冶金工程作为一门重要的工科学科，涉及到广泛的知识领域和专业技术。

在冶金工程领域中，二级学科和三级学科是非常重要的细分学科，对于学科体系的建立和发展有着重要的作用。

本文将围绕冶金工程的二级学科和三级学科展开讨论，探讨其研究内容、学科特点和发展趋势。

一、冶金工程的二级学科1.1 金属材料学金属材料学是冶金工程的一个重要二级学科，主要研究金属材料的组织结构、性能及其加工制备过程。

其研究内容涉及金属材料的晶体结构、力学性能、热处理工艺等方面，是冶金工程中的基础学科之一。

1.2 冶金物理化学冶金物理化学是冶金工程中的另一个重要二级学科，主要研究金属材料的物理化学性质及其在冶金过程中的应用。

其研究内容涉及金属的相变规律、溶质扩散动力学、金属表面化学反应等方面，对于提高金属材料的性能和开发新型金属材料具有重要意义。

1.3 冶金工艺学冶金工艺学是冶金工程中的另一个重要二级学科，主要研究金属材料的提取、精炼、合金化及成形加工等工艺过程。

其研究内容涉及矿石选矿、冶炼炉的设计与运行、金属材料的成形加工工艺等方面，是冶金工程中的应用学科之一。

二、冶金工程的三级学科2.1 有色金属冶金有色金属冶金是冶金工程中的重要三级学科，主要研究有色金属（如铜、铝、镁、锌等）的提取、精炼及其合金化工艺。

其研究内容涉及有色金属矿石的选矿提炼、湿法冶炼、电解精炼等方面，对于推动有色金属工业的发展具有重要意义。

2.2 钢铁冶金钢铁冶金是冶金工程中的另一个重要三级学科，主要研究铁、钢的提炼、精炼及其热处理工艺。

其研究内容涉及高炉冶炼、转炉精炼、钢铁热加工工艺等方面，是冶金工程中的重要应用学科。

2.3 冶金材料工程冶金材料工程是冶金工程中的另一个重要三级学科，主要研究金属材料的性能设计、成形加工及其在工程领域中的应用。

其研究内容涉及金属材料的强化改性、组织控制、材料表面工程等方面，对于提高金属材料的性能和拓展其应用领域具有重要意义。

三、冶金工程学科发展趋势3.1 多学科交叉融合随着科学技术的发展，冶金工程学科与材料科学、化工工程、机械工程等多个学科之间的交叉融合日益增多。

冶金工程知识概述冶金工程是一门关于金属材料的加工与应用的学科，它涉及到金属材料的提取、制备、加工、性能评估等方面。

本文将对冶金工程的基本知识进行概述，包括冶金工程的定义、发展历史、主要分支和应用领域等内容。

一、冶金工程的定义冶金工程是一门研究金属材料的加工与应用的学科，其目的是通过改变金属材料的组织结构和性能来满足不同工程领域的需求。

冶金工程主要包括金属材料的提取、制备、加工和性能评估等方面。

二、冶金工程的发展历史冶金工程作为一门学科，其发展历史可以追溯到古代。

在古代，人们通过熔炼和锻造等方法，将天然金属提取出来，并加工成各种实用工具。

随着社会的发展，冶金工程逐渐成为一门独立的学科，并在工业革命时期得到了迅猛发展。

在工业革命时期，冶金工程得到了前所未有的发展。

人们发明了高炉、转炉等先进的冶炼设备，使得金属材料的生产效率大大提高。

同时，冶金工程的理论研究也取得了重要进展，为冶金工程的发展奠定了坚实的基础。

三、冶金工程的主要分支冶金工程是一个综合性学科，涉及到多个分支领域。

以下是冶金工程的主要分支：1. 冶金物理化学：研究金属材料的相变规律、热力学性质和反应动力学等方面的知识。

2. 冶金原理与工艺：研究金属材料的提取、制备和加工工艺，包括熔炼、铸造、锻造、挤压等工艺过程。

3. 材料加工与表征：研究金属材料的加工方法和技术，包括金属的切削、焊接、热处理等加工过程，以及对材料性能进行测试和表征的方法。

4. 金属材料与工程应用：研究金属材料的性能评估和应用，包括金属的力学性能、耐腐蚀性能、导热性能等方面的研究。

四、冶金工程的应用领域冶金工程的应用领域非常广泛，涵盖了各个工程领域。

以下是冶金工程的一些主要应用领域：1. 金属材料工业：冶金工程在金属材料的生产和加工方面发挥着重要作用，包括钢铁、有色金属等行业。

2. 汽车工业：冶金工程在汽车制造中起着关键作用，包括车身结构、发动机部件等方面的材料选择和加工。

3. 航空航天工业：冶金工程在航空航天领域的应用非常广泛，包括航空发动机、航天器结构材料等方面的研究和应用。

第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1. 什么是冶金熔体？它分为几种类型？2. 何为熔渣？简述熔渣成分的主要来源及冶炼渣和精炼渣的主要作用。

3. 熔锍的主要成分是什么？第二章冶金熔体的相平衡图1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，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，试求出混合后熔体的组成点。

2. 试分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线。

第三章冶金熔体的结构1. 熔体远程结构无序的实质是什么？2. 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。

3. 简述熔渣结构的聚合物理论。

其核心内容是什么？第四章冶金熔体的物理性质1. 试用离子理论观点说明熔渣的温度及碱度对熔渣的粘度、表面张力、氧化能力及组元活度的影响。

2. 什么是熔化温度？什么是熔渣的熔化性温度？3. 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. 某工厂炉渣的组成为：44.5% SiO 2 ，13.8%CaO ，36.8%FeO ，4.9%MgO 。

试计算该炉渣的碱度和酸度。

原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 652. 什么是熔渣的碱度和酸度？3. 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？4. 已知某炉渣的组成为（W B / % ）：CaO 20.78 、SiO2 20.50 、FeO 38.86 、Fe2O3 4.98 、MgO10.51 、MnO 2.51 、P2O5 1.67 ，试求该炉渣的碱度。

原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65 5. 某铅鼓风炉熔炼的炉渣成分为（W B / % ）：CaO 10 、SiO2 36 、FeO 40 、ZnO 8 ，试求该炉渣的酸度。

《冶炼基础知识》教学大纲课程编写课程类型适用专业钢铁冶炼总学时60理论学时60实践学时0制订日期2011-4-25制订人审核人一、课程性质和任务金属材料知识通过学习，使学生掌握金属和合金的成分、组织结构与性能，以及它们之间的相互关系和变化规律，并能利用这些关系和规律来指导科学研究和失产实践。

冶金过程的物理化学知识通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业课学习奠定理论基础。

冶金热工基础知识通过本部分的学习使学生具有分析解决一般热工问题的能力，掌握有关冶金生产的耐火材料的基础知识。

二、课程内容及基本要求金属材料知识1.熟悉与掌握金属及合金相结构知识，不同相组成、尺寸、形状、分布对性能的影响，晶体缺陷的种类、作用与意义；2.熟悉与掌握金属及合金的结晶基本理论、结晶过程及组织控制，铸锭组织的形成，成分偏析的原理等；3.掌握二元合金相图知识，结晶分析、杠杆定律、应用等。

特别是Fe-C相图、重点加以分析与掌握。

4.掌握钢的分类、牌号及主要性能如机械性能，使用性能等。

冶金过程的物理化学知识重点是冶金熔体的相平衡和物理化学性质、冶金的热力学平衡分析和各种条件下的多相反应动力学模型的建立和应用。

1.理解掌握热力学基本概念；理解热力学第一定律、热力学第二定律；熟练掌握化学平衡。

2.理解掌握化学反应动力学基础；2、冶金反应动力学基础；3.掌握金属熔体的结构；了解元素在金属熔体中的溶解和相互作用；掌握金属熔体的物理化学性质；4.掌握炉渣相图；理解冶金熔渣炉渣的来源、化学组成和作用；熟悉熔融炉渣的结构；掌握熔融炉渣的物理化学性质；冶金热工基础知识1 .理解掌握能量转换所用工质状态及基本参数，气体状态方程，掌握热力学第一定律、第二定律；2.掌握流体静压强分布规律，深刻理解能量方程及其应用，掌握阻力损失的计算方法；3.掌握传热的三种方式及其规律；4.掌握耐火材料的结构与性能之间的关系，熟悉常见耐火材料的生产工艺，能正确合理的根据使用要求选择合适的耐火材料。

冶金原理教学大纲一、课程在培养方案中的地位、目的和任务本课程系冶金专业的主业课程。

本课程是在无机化学、物理化学和冶金概论的基础上进行的。

通过学习，使学生掌握冶金过程的基本原理和使用原理分析问题解决问题的方法，为今后的专业学习和工作实践奠定基础。

二、课程的基本要求1、了解重要基本概念和基本原理的定义和含义；2、能运用所学的理论对基本冶金过程进行定性、定量分析；3、能够初步解决具体的研究问题；4、不要背诵公式定理，而要在理解的基础上学会灵活运用。

各章的基本要求：1.冶金熔体a.冶金熔体的基本概念和特点；三元相图相平衡（初晶面，划分三角形，平衡线、平衡点的性质，冷却过程分析，等温截面图）。

要求能够熟练的进行冷却过程分析，会根据相图选择合理的熔体成分；b.了解各种冶金熔体的结构理论，特别是对于冶金炉渣，要求会应用所学的理论解释相关现象；c.了解冶金熔体的物理化学性质及其变化规律，能够使用公式进行简单的计算，以及正确的查图都区有关参数；d.掌握熔渣的酸碱性、氧化性的表示方法，会用来初步分析问题；了解渣与金属间的反应；e.会读图获取熔体的热力学参数。

2.热力学基础a.了解热力学的性质和应用，严格与动力学相区分；b.掌握吉布斯自由能图的构筑和应用方法、图中线的斜率的变化规律，会计算化合物的分解压。

c.掌握绘制热力学平衡的方法，能够熟练的绘制Me-O系、Me-O-S系的平衡图、电势-pH图，会举一反三建立其他体系的平衡图如Me-Cl-O系的平衡图等；并能用来初步解决具体问题，如解释冶金现象、选择工艺条件等；d.掌握碳的燃烧反应特别是布多尔反应的平衡关系，掌握氢的燃烧反应及C-H-O系的平衡，会进行平衡计算并建立变价金属氧化物用CO和H2、C还原的平衡图；明确熔渣中金属氧化物的还原的对比关系；理解真空还原、金属热还原的原理；e.掌握不同标准状态的换算关系，并会运用活度进行精炼的平衡计算，了解熔析精炼、区域熔炼的原理。

第一篇冶金熔体第一章冶金熔体概述1。

什么是冶金熔体？它分为几种类型？在火法冶金过程中处于熔融状态的反应介质和反应产物（或中间产品）称为冶金熔体.它分为:金属熔体、熔渣、熔盐、熔锍。

2.何为熔渣？简述冶炼渣和精炼渣的主要作用.熔渣是指主要由各种氧化物熔合而成的熔体。

冶炼渣主要作用在于汇集炉料中的全部脉石成分,灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物分离。

精炼渣主要作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化物,使之与主金属分离。

3.什么是富集渣？它与冶炼渣的根本区别在哪里？富集渣:使原料中的某些有用成分富集与炉渣中,以便在后续工序中将它们回收利用。

冶炼渣：汇集大部分杂质使其与熔融的主要冶炼产物分离。

4.试说明熔盐在冶金中的主要应用。

在冶金领域,熔盐主要用于金属及其合金的电解生产与精炼。

熔盐还在一些氧化物料的熔盐氯化工艺以及某些金属的熔剂精炼法提纯过程中广泛应用。

第二章冶金熔体的相平衡图1. 在三元系的浓度三角形中画出下列熔体的组成点，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，试求出混合后熔体的组成点。

2.下图是生成了一个二元不一致熔融化合物的三元系相图（1）写出各界限上的平衡反应（2）写出P、E两个无变点的平衡反应(3)分析下图中熔体1 、2 、3 、4 、5 、6 的冷却结晶路线.3.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？答:1 背向规则 2杠杆规则 3直线规则 4连线规则5 三角形规则 6重心规则 7切线规则 8共轭规则等第三章冶金熔体的结构1。

熔体远距结构无序的实质是什么?2.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。

3.简述熔渣结构的聚合物理论。

其核心内容是什么?第四章冶金熔体的物理性质1。

第一章 冶金热力学基础1．基本概念：状态函数，标准态，标准生成自由能及生成焓，活度、活度系数和活度相互作用系数，分解压和分解温度，表面活性物质和表面非活性物质，电极电势和电池电动势，超电势和超电压。

2．△H 、△S 和△G 之间有何关系，它们的求算方法有什么共同点和不同点？3．化合物生成反应的ΔG °-T 关系有何用途？试根据PbO 、NiO 、SiO2、CO 的标准生成自由能与温度的关系分析这些氧化物还原的难易。

4．化学反应等温式方程联系了化学反应的哪些状态？如何应用等温方程的热力学原理来分析化学反应的方向、限度及各种 因素对平衡的影响？5．试谈谈你对活度标准态的认识。

活度标准态选择的不同，会影响到哪些热力学函数的取值？哪些不会受到影响？6．如何判断金属离子在水溶液中析出趋势的大小？7．试根据Kelvin 公式推导不同尺寸金属液滴（半径分别为r1、r2）的蒸汽压之间的关系。

8．已知AlF 3和NaF 的标准生成焓变为ΔH °298K,AlF3(S)=-1489.50kJ ·mol -1, ΔH °298K,NaF(S)=-573.60kJ ·mol -1，又知反应AlF 3(S)+3NaF (S)=Na 3AlF 6(S)的标准焓变为ΔH °298K=-95.06kJ ·mol -1，求Na 3AlF 6(S)的标准生成焓为多少？(-3305.36 kJ ·mol -1)9．已知炼钢温度下：（1）Ti (S)+O 2=TiO 2(S) ΔH 1=-943.5kJ ·mol -1（2）[Ti]+O 2=TiO 2(S) ΔH 2=-922.1kJ ·mol -1 （3）Ti (S)=Ti(l) ΔH 3=-18.8kJ ·mol -1求炼钢温度下，液态钛溶于铁液反应Ti(l)=[Ti]的溶解焓。