冶金原理复习

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. 什么是熔化温度什么是熔渣的熔化性温度

解：熔化温度是指由其固态物质完全转变成均匀的液态时的温度。熔渣的熔化性温度是指黏度由平缓增大到急剧增大的转变温度。

2.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

解;当金属熔体与熔渣接触时，若两者的界面张力太小，则金属易分散于熔渣中，造成有价金属的损失，只有当两者的界面张力足够大时，分散在熔渣中的金属微滴才会聚集长大，并沉降下来，从而与熔渣分离。

造成该厂铅损失的原因是因为鼓风炉炉渣与铅熔体两者界面张力太小，采取的措施为调整炉渣的组成。

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：% SiO 2 ，%CaO ，%FeO ，%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 65解：R=（W cao+W Mgo）/W SIO2=+/=

r=∑Wo(酸性氧化物)/∑Wo（碱性氧化物）

=Wo(sio2)/[Wo(CaO)+Wo（MgO）+Wo(FeO)]

=*32/60)/*16/56+*16/+*16/40)

=

2.什么是熔渣的碱度和酸度

碱度——熔渣中主要碱性氧化物含量与主要酸性氧化物含量（质量）之比，用R （B、V）表示。当R>1，呈碱性。R<1，呈酸性

酸度——熔渣中结合成酸性氧化物的氧的质量与结合成碱性氧化物的氧的质量之比，一般用r表示。一般说来，酸度小于或等于1的渣属于碱性渣。

3.已知某炉渣的组成为（W B / % ）：CaO 、SiO2、FeO 、Fe2O3、、MnO 、P2O5，试用四种不同的碱度表达式计算该炉渣的碱度。

原子量：Mg 24 Si 28 Ca 40 Fe 56 Mn 55 P 31 Zn 65

1)R=W cao/ W SIO2==

2)对于Al2O3或MgO含量较高的渣

R= W cao/（W SIO2+W AL2O3）R=( W cao+W MgO)/( W SIO2+W AL2O3)此题中无Al2O3，仅MgO含量较高，

故R=( W cao+W MgO)/ W SIO2 =（+）/=

3）对于含P2O5较高的渣

R=W cao/ （W SIO2+W P2O3）=+=

4)一般炉渣，既要考虑CaO 和sio 2对碱度的影响，也要考虑其他主要氧化物如MgO 、MnO 、P 2O 5、Al 2O 3等对碱度的影响

R=（W cao +W Mgo +W MNO ）/( W SIO2+ W AL2O3+ W P2O3) =++/+0+=

利用CaO-Al 2O 3-SiO 2系等溶度曲线图求1600℃时组成为（W B %）CaO26、sio 243、MgO4、Al 2O 320、P 2O 57的熔渣中SiO 2 和Al 2O 3的活度

解：设熔渣为100g,则有

由表中数据可得 ∑xCaO=x(CaO+MgO)= ∑xSiO 2 =x(SiO 2+ P 2O 5)= x Al 2O 3=

由CaO-Al 2O 3-SiO 2等活度曲线图查得： аSiO 2=+5= аAl 2O 3=+3=

第二篇 冶金过程的热力学基础

第六章 概述

1. 已知反应Ni(CO)4 (g) = Ni (s) + 4 CO (g) 的θm r G ?= J · mol -1

试求：

（1）标准状态下，分别在300 K 和400 K 时能否利用上述反应制取金属镍； （2）在400 K 时反应进行的限度及当开始时Ni(CO)4 (g)的分压为P θ，并设分解反应过程中总体积不变，求Ni(CO)4 (g)的分解率； （3）分析进一步提高转化率的途径。

第七章 化合物生成 — 分解反应

1 ．已知反应 Li 2CO 3(l) =Li 2O (s) +CO

2 的

θm

r G ?

= T J · mol -1 (1000~1125K) 试求：（ a ）其分解压与温度的关系；

（ b ）当气相和总压分别为

和

时，计算其开始分解温度和化学沸腾温度。

（ c ）将1mol Li 2CO3置于容积为L的密闭容器中控制温度为700 ℃求Li 2 CO3的分解率。

2 ．已知反应LaN (s) =La (s) + N 2的

θm

r G ?

= T KJ · mol ( 298~1000K ） 试求 1000K 时 LaN 的分解压。

3 ．试根据式 Δ f G * (MeO) = RT ln P O2(MeO) － RT ln P θ 说明氧化物的氧势

中

项的物理意义。

4 ．试解释氧势图上 Na 2O 、 MgO 的*

m f G ?-T 线上各转折点的原因。

5． 试计算碳酸镁在空气中的开始离解温度和化学沸腾温度。

已知： MgO+CO 2=MgCO 3

θ

m

r G ?(T )=+ , J

6. 已知反应2 Al （l ）+

2

3O 2 = Al 2O 3（s ）的θm r G ?为

θ

m

r G ?= -1680685 + J · mol -1 （923-1973K ） 求1900 K 时Al 2O 3的分解压。

第八章 热力学平衡图在冶金中的应用

1 ．说明电势-pH 图中 a 线和 b 线的意义，为什么在 Au-H 2O 中（没有配合物 CN - 存在）不能控制电势在 Au 3+ 的稳定区内，从而使 Au 浸出进入溶液。

2 ．某物料的主要组分为 CuO 和 FeO 在浸出过程中采取什么措施可使两者分离。

第九章 还原过程

1 ．求碳气化反应在 1273K ，总压为

2 × 10 5 Pa 时气相 CO 的平衡浓度。 解：C (s)+CO (g)=2CO (g)

ΔrG m 0= J/mol 根据上式得，1273K 时 LgK P 0=(-170707+/

=(-170707+*1273)/*1273= K P 0= 代入下式

P co /P 0==√[(K P 02/4)+ K P 0*P/P 0]- K P 0/2 =√[4)+*2*105/101325]=

φCO =[- K P 0/2+√[(K P 02/4)+ K P 0*P C /P O 0]* P 0*100% =(197**105*100%)/(2*105)=%

2.用硅热还原法按下反应制取金属镁 2 MgO (s) + Si (s) =2 Mg (g) + SiO 2(s)

已知上反应θm r G ?

= J · mol -1

要求还原温度为1300℃，求应保持的真空度。

解：反应ΔrG m =ΔrG m 0+2RTLn(P/P 0)

=+ TLg(P/P 0) 当t=1300℃，ΔrG=0时

Lg(P/P 0)=（-610846+*1573）/（1573*）= (P/P 0)=*10-4 P= Pa

3.根据氧势图估算Cu2O 、NiO 、Fe2O3(还原成Fe3O4)在1273K 时用CO+CO2混合气体还原时，气相平衡 ΦCO/ΦCO2 的比值。

4. 利用铝在真空下还原氧化钙，其反应为：

6CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) +3CaO·Al 2O 3(s) θ

m r G ?= J · mol -1

求：（ a ）如使反应能在 1200 ℃ 进行，需要多大的真空度 （ b ）如采用 的真空度，求 CaO 被 Al 还原的开始温度； （ c ）在同样的真空度（ ）下，按下反应进行还原:

3CaO (s) +2Al (l) =3Ca (g) + Al 2O 3(s) θm r G ? = 703207- 261. 94 T

试估计复杂化合物的形成对还原的作用。

解：①根据等温方程，有ΔrG m 0=-RTln （Pca/P 0）3=-3 RTln （Pca/P 0） ln （Pca/P 0）=/3*

当T=1200+273=1473K时

ln（Pca/P0）=→Pca/P0=

Pca(g)=*101325=

故真空度为172Pa

②Pca(g)=10Pa

Ln(10/101325)=当真空度为10Pa时，CaO被铝还原的开始温度为1272K （999℃）

③根据等温方程

有ΔrG m0=-RTln（Pca/P0）3=-3 RTln（Pca/P0）

=-3* ln（Pca/P0）

T=

从上可得知

1：对产生气体产物的热还原过程而言，降低系统压强相应地降低生成物的气态产品的蒸汽压，将有利于还原反应，即降低了还原反应的开始温度2：生成复杂化合物，降低了还原产物的活度，有利于提高还原效果，即在相同的还原效果下，降低了还原反应的开始温度，在此题中生成复杂化合物与未生成复杂化合物相比，温度下降了℃

第十章高温分离提纯过程

1 ．已知Sn-Cd 合金含Cd 1% ( 质量)，在955K 时Cd 在Sn 中的活度系数

为( 纯物质为标准态)，Cd的饱和蒸气压kPa，Sn的饱和蒸气压为×10-6 Pa 。

求：（ a ）955K 时上述合金中Cd 的蒸气压；

（b ）气相中镉与锡的摩尔比；βcd/sn

解：sn-cd合金中各物质的摩尔分数（以100g即）

X sn=(99什么是速度限制步骤

溶液的热力学性质

1 ．试述以1% 溶液标准态时，当实际溶液浓度为1% ，在什么条件下，其活度才为1

钢铁冶金原理试题1答案

科技大学2008 /2009学年第1学期 《钢铁冶金原理》考试试题A 课程号：61102304 考试方式：闭卷 使用专业、年级：冶金2006 任课教师： 考试时间：2009 备 注： 一、 简答题（共5题，每题4分，共20分） 1. 请给出活度的定义及冶金中常用的三种标准态。 2. 什么是酸性氧化物、碱性氧化物和两性氧化物？如何表示炉渣的 碱度？ 3. 何为化合物的分解压、开始分解温度及沸腾分解温度？ 4. 何为溶液中组分的标准溶解吉布斯自山能？写出形成质量理标 准溶 液的标准溶解吉布斯自山能汁算式。 5. 何为氧化物的氧势？氧化物的氧势与其稳定性关系如何？ 二、 填空题（共20空，每空1分，共20分） 1. 在恒温、恒压下，溶液的热力学性质 对某一组元摩尔 量的 偏微分值称为溶液中该组元的偏摩尔量。 2. 在任意温度下，各 组元在 全部 浓度围均服从 拉乌尔 定律的溶液称为理想溶液。 3. 按照熔渣离子 结构理论,熔渣由简单的 阳 离子、 阴 离子和复合 阴 离子团所组 成。 4. 熔渣的氧化性表示熔渣向 金属液（或钢液） 提供 氧 的能力，用熔渣中 FeO 的活度表示。 5. 在一定温度下，把熔渣具有 ________ 粘度的组成点 连成线，称为熔渣的等粘度曲线。 6. 若化学反应的速率与反应物浓度的若干次方成 正比 ， 垃載対酣 nnnnnnnnnnnn 豊躱 ..... ........... ...........................................

且反应级数与反应物的计量系数相等,这样

的反应称为基元反应。 7. 气体分子在 分子（或得华）引力 的作用下被吸附到固体或 液体的表面上称为物理吸附；在 化学键力 的作用下被 吸附到固体或液体的表面上，称为化学吸附。 三、 分析题（共2题，每题12分，共24分） 1. 请写出图1中各条曲线所代表的反应，各区域稳定存在的氧化物, 利用热力学原理分析各氧化物稳定存在的原因。 2. 钢液中[C]和[Cr]之间存在化学反应：4[C] + （Cr 3O 4） = 3[Cr] + 4CO, 试用热力学原理分 析有利于实现去碳保珞的热力学条件。 1UU 80 60 40 20 400 600t t 800 1000 1 200 675 737 温度八C

中南大学冶金原理题库

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)写出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,若有固相析出，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;

粉末冶金原理考试试题

名词解释 机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落 时，筒体的转动速度 单位质量或单位体积粉末具有的表面积（一克质量或一定体积的粉末所具有的表 面积与其质量或体积的比值称为比表面积） 由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒 每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后 的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。 这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每 96500库仑应该有 一克当量的物质经电解析出 细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后 沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程 颗粒质量用除去开孔和闭孔的颗粒体积除得的商值。真密度实际上就是粉末的固 体密度 g/cm3 将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子 d=ρ/ρ理）的倒数称为相对体积，用β＝1/d表示 粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度 分布；（一定体积或一定重量（一定数量）粉末中各种粒径粉末体积（重量、 数量）占粉末总量的百分数的表达称为粒度分布） 变形困难的现象称为加工硬化 (其它物质流)击碎制造粉末的方法 由雾化介质流体与金属液流构成的雾化体系称为二流雾化 将金属或合金的熔液快速冷却（冷却速度>105℃/s），保持高温相、获得性能奇 异性能的粉末和合金（如非晶、准晶、微晶）的技术，是传统雾化技术的重要发 展 两种或两种以上金属元素因不是根据相图规律、不经形成固溶体或化合物而构成 的合金体系，假合金实际是混合物 为防止粉末或压坯在高温处理过程发生氧化而向体系加入还原性气体或真空条 件称为保护气氛 克粉末流经标准漏斗所需要的时间称为粉末流动性。 2 ）制备的金属网筛

铸造冶金原理试题2015

铸造冶金原理试题 1.钢渣的主要氧化物是：FeO、CaO、SiO2，而高炉渣的主要氧化物为：Al2O3、CaO、SiO2。为什么？ 钢渣主要来源于铁水与废钢中所含元素氧化后形成的氧化物，金属炉料带入的杂质，加入的造渣剂如石灰石、萤石、硅石等，以及氧化剂、脱硫产物和被侵蚀的炉衬材料等。钢渣的主要成分是FeO、CaO、SiO2。 高炉渣是冶炼生铁时从高炉中排出的废物，当炉温达到1400—1600℃时，炉料熔融，矿石中的脉石、焦炭中的灰分和助溶剂和其他不能进入生铁中的杂质形成以硅酸盐和铝酸盐为主浮在铁水上面的熔渣。高炉渣中主要成分为CaO、SiO2、Al2O3。 2.碱性炉渣炼钢时为什么不能用石英（SiO2）材料作炉衬？ 碱性炉渣的主要成分是碱性氧化物，碱性氧化物能提高渣中的O2-的活度，而石英（SiO2）为酸性氧化物，会降低渣中的O2-的活度。 3.在竖炉（如鼓风炉）冶炼过程中，炉渣的熔化温度直接决定了炉缸的最高温度。要提高冶炼温度，就必须调整炉渣成分，提高其熔化温度。为什么？ 因为对于熔化温度低的炉渣，增加燃料消耗量只能增大炉料的熔化量而不能进一步提高炉子的最高温度，因此，若要提高冶炼过程的最高温度，必须选择熔化温度适当的渣型。 4.熔渣的密度、粘度等物理性质对金属液与脉石成分的分离有着重要影响。为什么？ 因为熔渣的密度和粘度均和温度有关，温度升高，原子热运动能量增加，供给质点移动的活化能增加，熔渣的密度和粘度降低。 5.用氧化铝电解生产纯铝，为什么电解熔盐的主要成分却是Na3AlF6，而Al2O3只占3-7%？Na3AlF6作为助熔剂，以降低电解时氧化铝熔化的温度，从而达到“节能”的目的。碱度一定时，当A12O3含量3~7% (质量) 时，渣的粘度较小，熔化性温度低。 6. 由CaO和SiO2构成的高炉炉渣，CaO含量一般控制在35-50%，而有色金属冶炼中CaO 含量一般低于15%。为什么？ 高炉冶炼所需熔化温度较高，而有色金属冶炼所需熔化温度较低，CaO含量增加能提高渣的熔化温度进而提高冶炼温度。7.氧气顶吹转炉炼钢过程中应当怎样控制熔渣成分的变化。 在氧气顶吹转炉炼钢过程的吹炼初期，铁水中的硅、锰、铁氧化，迅速形成含∑FeO 很高的炉渣，为了吹炼过程中脱除铁水中的P和S，需要在造渣料中加入石灰，随着吹炼的进行，熔池温度升高，石灰逐渐溶解初期渣中，随着石灰量的加入，炉渣中会出现固相C2S，阻碍石灰块进一步溶解，为了加速石灰块溶解和造渣，必须采取适当的措施，快速增加∑FeO含量，促进石灰块加速造渣，减小熔渣黏度，有利于快速脱磷和脱硫。 8. 熔渣中氧离子的活度能够表示熔渣的哪种化学性质？为什么不能代表熔渣的氧化性？ 题12图

《冶金原理》参考书《冶金原理》,李洪桂编,科学

《冶金原理》参考书：《冶金原理》，李洪桂编，科学出版社，2005年考试范围：主要内容包括冶金熔体的相平衡图、冶金熔体的结构、冶金熔体的物理性质、冶金熔体的化学性质、化合物的生成分解反应、化合物的生成分解反应、高温分解分离提纯过程、冶金过程的气固相反应动力学、冶金过程的液气相反应动力学、电极过程动力学。重点掌握标准吉布斯自由能与吉布斯自由能变化的计算；化学反应的质量作用定律；组分活度的相互作用系数概念与应用；冶金中主要二元渣系相图；具有简单三元共晶体的相图；分解反应的热力学参数状态图；氧势图及其应用；氧化物还原的热力学条件；氧化物的间接还原反应热力学；湿法冶金的优点，湿法冶金流程的基本表示方法；浸出过程热力学，浸出过程动力学；沉淀和结晶，水溶液中金属的沉积；电解精炼和电解提取，电解制取金属和金属粉末；萃取方式，萃取机理和萃取平衡。 《冶金传输原理》参考书：《冶金设备基础-传递原理级物料输送》，唐谟堂主编，中南大学出版社 考试范围：动量传输：主要掌握流体静力学特性、静力学基本方程、流体动力学的几个重要方程、边界层动量积分方程等，特别是掌握连续性方程、伯努利方程和动量方程的应用，分析流动状态、边界层特征，计算流动过程的能量损失。 热量传输：导热主要掌握能量方程及其在定解条件下的求解；对流传热主要掌握对流传热系数的几种求解方法；辐射传热要求能够利用辐射网络的方法求解物体间的辐射传热，掌握气体辐射的特点及其计算方法。 质量传输：掌握传质微分方程，对典型稳态、非稳态扩散传质问题的求解，掌握对流传质系数的不同求解方法以及典型相间传质问题的分析方法。 《硅酸盐物理化学》参考书：1、无机材料科学基础教程，胡志强主编，化学工业出版社，2011年第二版;；2、无机材料科学基础，陆佩文主编，武汉理工大学出版社，1996年第一版 考试范围：紧密堆积原理、鲍林规则；典型晶体结构分析，硅酸盐晶体结构分析，晶体几种类型的结构缺陷。熔体的结构与性质，玻璃的形成条件；固体界面的结构，界面的结构及界面应力，粘土－水系统的性质及瘠性料的悬浮与塑化。热力学计算方法及实例分析。单

冶金原理超全面总结

活度：引入修正后的浓度值。其中的修正系数成活度系数。活度测定方法；1、蒸汽压法，2、分配定律法，3、化学平衡法，4、电动势法。理想溶液：在全部浓度范围内服从拉乌尔定律的溶液。稀溶液：溶质的蒸汽压服从亨利定律，溶剂的蒸汽压服从拉乌尔定律的溶液。正规溶液：混合焓不为零，但混合熵等于理想溶液的混合熵的溶液。实际溶液：实际存在的溶液。标准溶解自由能：由纯物质转变为 溶解标准态的吉布斯自由能变。宏观动力学：环节：多相反应发生在体系的相界面上。三个环节：1、反应物对流扩散到反应界面上，2、在反应界面上进行化学反应，3、反应产物离开反应界面向相内扩散。串联过程：反应过程是由物质的扩散和界面化学反应诸环节组成的。限制环节：当串联反应有一个或多个环节进行较快，而仅有一个环节最慢时，则这个环节为整个反应过程的限制者。分子扩散：由浓度梯度引起的扩散。扩散系数：是浓度梯度的扩散通量。对流扩散：扩散分子的运动和流体的对流运动同时发生，使物质从一个地区迁移到另一个地区的协同作用。传质系数：流体中扩散物质的浓 度是c而其在凝聚相表面上的浓度（界面浓度）是c*则该组分的扩散通量与此浓度差成正比即J=β(c+c*),β为比例系数称传值系数。速度边界层：贴近相界面有速度梯度出现的流体薄层。有效浓度边界层：x=0处作浓度分布曲线的切线其与相内浓度c线的延长线的交点到界面的距离δ。区域化学反应：这种沿固体内部出现的相界面附近区域发展的反应称。双模模型：这种两相间反应界面两侧都存在着表征扩散阻力的浓度边界层的模型称双模理论。克努生扩散：气体在多孔介质孔隙中的扩散系数和孔隙的直径有关，当孔隙很小气体分子的平均自由程比孔隙的直径大得多时气体分子直接与孔隙壁碰撞 的机会就会比分子之间的相互碰撞的机会多，致使其内气体扩散的速率减少。未反应核模型：当固相反应物致密时，化学反应从固相物表面开始逐渐向矿中心推进，反应物和产物层之间有较明显的界面存在，反应在层间的相界面附近区域进行，因此形成的固相产物层则出现在原来固相反应物处，而原固相物内部则是未反应的部分。过热度：高出熔点的温度。间隙式固溶体：是组分的原子占据了本体晶格的空隙位两种原子的半径相差很大。固溶体：当有其他固体原子溶入某种固体时称。表面活性（非活性）物质：溶解组分在表面上出现（不出现）过剩浓度称正（负）吸附，它使溶液的表面张力降 低（保持不变或有所提高）这种组分称（非）表面活性物质。熔渣的作用：离或吸收杂质，除去粗金属中有害于金属产品性能的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属的作用，并能保护金属不受环境的玷污及减少金属的热损失。浓度三角形：三角形的顶点代表纯组分，每一边是由两顶角代表的祖坟所构成的二元系的浓度坐标线，三角形内的点则表示由3顶角代表的祖坟所构成的三元系的浓度值。背向规则：当等比例线上物系点的组成点，再背离其所在顶角的方向上移动时，体系将不断析出成分C，而其内组分C的浓度不断减少，但其他两组分的浓度比则保持不变，这称。重心规则：在浓度三角 形中，组成为M1，M2，M3，的物系或相点，其质量分别为m1，m1，m3，混合形成一质量m0的新物系点O是，此新物系点则位于此3个物系点练成的三角形M1，M2，M3的重心上。碱度：碱性氧化物的质量分数与酸性氧化物的质量分数之比称炉渣的碱度R。光学碱度：某氧化物施放电子的能力与CaO施放电子的能力的比为该氧化物的光学碱度Λ。碱性氧化物：渣中能解离出氧离子的氧化物。酸性氧化物：转变为络离子的氧化物。相：有共同物理化学性质的均匀部分。组元：表述平衡所需最少物种数。自由度：描述一平衡所需最少变量数。容量：称熔渣吸纳有害分子等能力称为“某”容量。 溶化温度：熔渣中固相完全消失的温度。溶化性温度：熔渣的熔点是熔渣中固相完全消失的温度。但此时熔渣的黏度是比较高的，甚至在相当广阔的温度范围内还处于半流体状态，而为了使高炉冶炼顺行，应使熔渣溶化后的温度能保证熔渣达到自由的流动。这个最低温度称。长渣：（偏酸性渣，玻璃渣）渣中大分子多，黏度随温度变化迟缓。短渣：（石头渣）渣中大分子少，黏度随温度变化敏感。分解压：一定温度下某化合物生成离解反应达平衡产生的气相平衡分压PB（平）称化合物的分解压。影响分解压：T,P,固相相变，固体分散度，形成溶体。分解的开始温度：PB分解压和=PB'下开始并继 续分解的温度。T开=A/（lgPB-B）。T沸=A/(lgP-B)(P=P'/Pθ)，P'=100kPa,P=1。分解的沸腾温度：化合物被加热，分解压达到体系的总压，使化合物将剧烈的分解，这时化合物的分解温度称。氧势递增原理：氧化物的氧势是随其金属元素价数的增高而逐渐递增的。间接还原：可用气体做还原剂的间接还原法。直接还原：用固体做还原剂的直接还原法。特点：均强吸热。歧化反应：低价化合物在一定温度发生分解，转变为其相邻的高价氧化物，并析出金属的反应。碳化物的碳势πc=RTlnac。气相碳势>碳化物的碳势，则发生渗碳，相反金属内的碳气化，发生脱碳。熔渣脱硫的条件：必须在能消除炉 渣中的（FeO）或减低铁液氧势的条件进行。氧势图横坐标T，纵坐标氧势π0=RTlnP O2/kj/mol，截距△rH mθ，斜率-△rS mθ，会有不同的P CO/P CO2等一系列氧势线交于T=0轴的一点c，斜率不同取决于P CO/P CO2，P CO/P CO2=1氧势线是RTlnP O2=△rG mθ即反应处于标准态的氧势线，其余为非标态。特点：绝大多数氧化物向右上倾斜，水平S气》Sl>Ss，向右下倾斜2C(S)+O2=2CO，作用判明氧化物稳定性，其中位置越低者越稳定，越被氧化。得到氧化物分解压。氧化物相对稳定性及氧化还原反应的平衡温度。CO及H2还原氧化物反应的平衡常数及还原开始温度。Po2<1，△rGm>△rG mθ绕C点逆时针旋 转，氧势线向上移，氧化物更不稳定。氧势图作用：1、确定氧化物稳定性，2、确定氧化物分解压，3、确定氧化物稳定性及氧化还原反应的平衡温度，4、确定碳吸氢气还原氧化物反应的平衡常数及平衡温度。脱氧：向钢液中加入氧亲和力比铁大的元素，使溶解于钢液中的氧转变为不溶解的氧化物，自钢液中排出称。脱氧3种方法：沉淀脱氧：钢液中加入脱氧剂而形成脱氧产物能借自身的浮力或钢液的对流运动排出。扩散脱氧：利用氧化铁很低的熔渣处理钢液，使钢液中氧经扩散进入熔渣中，而不断降低。真空脱氧：利用真空的作用降低与钢液平衡的Pco，从而降低了钢液的氧和碳的含量。回磷：在熔炼脱氧合金化及浇铸过程中，能形成酸性氧化物的元素，大量进入钢液中及炉渣碱度降低，均能破坏渣中的磷酸盐，（P2O5）发生还原，钢液中的磷量增加称。影响脱磷因素：高氧化铁、高碱度即磷容量大的熔渣及时形成，是加强脱离的必要条件，低温有利于脱磷，金属熔池某些能提高磷活度系数的与元素存在。影响脱硫的因素：炉渣的组成，金属液的组成，温度。脱硫的条件：温度：高温，熔渣碱度：高碱度，炉缸的氧势：低氧势。脱磷反应：氧化脱磷：氧化法是利用氧化剂使铁液中（P）氧化成PO，再与加入能降低其活度系数的脱磷剂，结合成稳定的复合化合物，而存于熔渣中。氧化性渣表面张力主要取决于？表面O2-和正离子的作用，正离子静电势大的碱性氧化物表面张力较大（MnO2，FeO，CaO）。FeO熔体表面活性物质有？CaF2，P2O5，TiO2。泡沫渣？形成其必要条件？进入渣内的不溶解气体被分散在其中形成无数小气泡时，熔渣的体积膨胀，形成为液膜的密集排列的孔状结构称。其形成与熔渣的起泡能力及泡沫的稳定性有关。熔渣的组员扩散？系数比在金属液内的低一个数量级，10-10~10-11m2s-1因此，高温冶金反应过程的限制环节大都在熔渣内。了解CO钢液内均相形核是否可能？为什么？当钢液中碳氧化形成的CO气泡核大于其临界核时，才能稳定形成、长大和排出，对于表面张力一定的钢液，临界核的半径与钢液的w[C]、w[O]过饱和有关。过饱和度越大，则临界半径就越小，新相核就易于形成。一般认为，钢液这种饱和度不高，由此形成的气泡核的半径却比较大，为了能形成如此大的临界气泡，需要在临界气泡内瞬时积累由碳氧化形成的CO分子数107~1010个。这样大数目的分子数十难于靠局部浓度的起伏完成的。为什么说“碳”是万能的还原剂：C的氧势图走向右下方，且与大多数金属氧化物的氧势线有交点。判定氧化物稳定性的热力学方法：随着温度的升高，高价氧化物分解放出氧，转变为低温下稳定存在的相邻的高价的氧化物。渣的氧化还原性取决于什么？是氧离子的活度么？不是,取决于渣中氧的化学势和金属液中氧的化学势的相对大小。在T一定，渣及金属液组成一定时，只能FeO在渣中分配，（Fe2+）的伴随下，（O2-）才能有效进入金属液中用（FeO）的浓度或活度表示渣的氧化性。钢水用高压气搅拌，搅拌剧烈（eσ/ex）x=0，dc↓传质效率？提高有效边界层内，尽管可用稳态扩散理论处理对流传质问题，但并不意味此层只有静止分子扩散，实际此层仍有紊流流动应该以等效观点理解dc有效边界层内传质结果和其个数值的分子扩散相当。氧化物分解（还原）的逐级转变原则（会写反应）：1、高价氧化物只能依次分解成为能与之平衡共存的次级低价氧化物2、在给定条件下，只有和金属平衡的氧化物才能分解出金属，3、不相邻的氧化物则不能平衡共存，不能用平衡常数来表述其关系。有了铁为什么还要炼钢：以生铁为主要原料的氧化熔炼中，需要去除的元素和杂质，分为3类，1、高炉中过多还原的元素，如Si Mn 极特别是溶解的，2、有害于产品性能的杂质，如Ps及气体H N，3、在氧化过程中，由氧化作用引入的氧及其伴生的夹杂物，因此炼钢过程的主要反应式元素（Si Mn C P）的氧化，脱磷去气体（H N），脱氧剂调整钢液的成分，最后把化学成分合格的钢液浇铸成钢锭或连铸坯，便于轧钢。炼钢的方法主要有哪些：以高炉铁水或铁浴融化还原铁水为主要原料的氧气炼钢法和以废钢为主要原料的电弧炼钢法，在氧气转炉炼钢法中，按照氧气吹入转炉内方式的不同，分别有顶吹氧气转炉炼钢和底炉吹氧气炼钢以及顶底复合吹氧炼钢。试述影响元素氧化的热力学条件及影响因素：当熔池中多种元素共存时，一般是形成氧化物，MxOy氧势最小的元素首先氧化，而其氧化强度随温度的升高而减弱，元素的氧化顺序还将受活度变化的影响，因为（Po2（MxOy）=Kθ（a2/3 MxOy /a2x/y m）πo（MxOy）=△rG mθ+2/yRTln0MxOy-2x/yRTln m），故元素的浓度相同时，氧势较小的先氧化或者强烈氧化，而元素浓度不相同时，浓度高的其氧势较小，最先氧化。了解CO熔池内异相形核是否可能？为什么？：脱碳反应CO气泡的生成要经过异相形核阶段所以碳的氧化是在钢液-炉底耐火材料界面上发生的。与钢液接触的耐火材料炉底，常不易为钢液所湿润，其表面有气体填充的微孔，他们的尺寸远大于钢液过饱和度相当得临界气泡核（r*）时，就能成为气派的现成核，碳氧化形成的CO进入其内，使气泡长大，脱离微孔上浮。残余在微孔内的气体，则成为下次气泡形成的核源。因此，不能为钢液所湿润的耐火材料表面的微孔，当其具有不为钢液填充的最大半径时，就能成为气泡的形成核。试述复合脱氧提高强脱氧剂脱氧能力的原因：利用两种或两种以上的脱氧元素组成的脱氧剂使钢液脱氧，称为复合脱氧，即两种脱氧元素同时参加脱氧，耦合形成的产物则结合成复杂的化合物，因而能使他们分别脱氧形成的产物的活度降低从而平衡的w【O】降低。其次他们的脱氧产物形成了低熔点的复杂化合物，而使之分解。与钢液中w[O]平衡的弱脱氧元素的百分含量要比与此w[O]平衡的强脱氧元素的百分数高得多。故弱脱氧元素百分数仅能控制自身反应的w[O]，而强脱氧元素百分数则控制了整个钢液的氧浓度，他比强脱氧元素单独脱氧时的低，所以若脱氧剂能提高强脱氧剂的脱氧能力。液-液相反应及动力学模型—双模理论 3 要点1、反应物分别在各自相内向两相界面扩散传质2、反应物在两反应界面进行反应3、反应产物离开反应界面向各自向内扩散传质。熔渣的结构理论：分子结构假说和离子结构理论要点1、分子结构假说：它把熔渣看成是各种分子状指点组成的理想溶液。2、离子机构理论：熔渣是有简单阳离子和复杂阴离子组成，其正负电荷数相等熔渣为电中性3、熔渣有微观不均匀性，以至熔渣会出现分层现象即出现强或弱“离时”离子的静电势I=E/Y。完全离子熔渣模型：主要内容1、熔渣完全由离子构成，其内不出现电中性质点。2、和晶体中的相同，理智最邻近者仅是异号离子。并且，搜有同号离子不管其大小及电荷是否相同与周围异号离子的静电作用里都是相等的。因此，他们在熔渣中的分开完全是统计无序状态。3、完全离子溶液形成时混合焓为0，△Hm=0；离子完全混合时，虽然异号离子不能彼此交换位置，但不同阳（阴）离子之间相互混合，出现不同的组态使溶液的熵增加。一次完全离子溶液可视为由正负离子分别组成的两个理想溶液的混合溶液。有效边界层（扩散边界层）与扩散阻力关系：扩散边界层内存在着边界差，表征物质通过此层受到了扩散阻力。因而可以认为物质是在整个液体内及向相界面或离开界面儿扩散时，所受到的阻力主要集中在此边界层内。边界层越厚，则扩散阻力也就越大，而传质系数也就越小。但是相界面附近的浓度梯度( )Z=0越大（或切线的斜率越大），则边界层的厚度就越厚，而传质系数越大，提高液体的速度可使浓度梯度变大，从而可降低边界层的厚度。当流速增大到使边界层的厚度趋近于0时，扩散阻力就不再存在了，这是的流速被称为临界流速。一次，保持临界流速的体系内，可以不用考虑这种扩散阻力的存在。反应过程速率影响因素：1、温度2、固体物空隙度3、固体物的粒度及形状4、流体速度结论：当不同因素发生变化时将会对比二环节不同程度的增大或减弱作用，相应的能使过程控制环节发生改变，如果有实验来研究化学反应机理时，则必须在实验中创造条件，使整个过程位于动力学范围内。分解压的影响因素：1、温度2、压力3、固有物的相变4、固体的分散度5、固相物的溶解RTlnpb=-△rGmΘ(AB)+RTlna(AB)-RTlna[A] 因此分解压不进与温度有关，而且与固体在溶液中活度有关，提高a(AB)及降低a(A)可使分解压增大，反之则分解压减小，如AB(s)与分解出的A(s)发生互溶，则在未形成饱和浓度的组成范围内，分解压与熔体的组成有关，而在形成互为饱和的二相区内，分解压则与熔体的组成无关，保持定值，这是因为此时a(AB)=a[A]=1，此外当AB及A溶于溶剂，或与其他物质形成复杂化合物是也使他们的活度改变，从而改变分解压，实际上复杂化合物的分解比简单呼和无分解要吸收较多的热量，而其分解温度也要高很多影响脱硫的因素：1，炉渣的组成，低氧化铁，碱性渣有利于脱硫，碱度高也有利于脱硫。2，金属液的组成，金属液中得硅，碳，等元素能提高fs，促进s向炉渣中转移，3，温度，脱硫反应是吸热，温度提高对脱硫有利，炉渣熔体结构的分子理论要点1，组成炉渣的氧化物及其他化合物的基本组成单元均是离子，2，炉渣是离子导电的，3，炉渣能被电解，在阴极析出金属，4，二氧化硅浓度高的熔渣有较高的粘度。反应速录影响因素：温度，固相物空隙度，固相物的粒度及形状，流体速度。离子反应式书写规则：1，渣中组元用其对应离子形式表示，2，离子反应式代表一对流金属液反应，3，氧合负离子转移时，其中氧价不变。固体的分散度：固体物的分散度增加，其面积增加，其化学势增大，因而分解压发生。固相物的溶解：分解呀与固相物再溶液中得火毒有关。脱硫剂主要有：苏打，石灰粉，碳化钙等一石灰为主要成分的复合硫化剂。碳氧积：压强在100KPa的M=W[C]*W[o]位于0.002-0.003，一半多取0.0025，过剩氧：W[o]&s的减小而降低，但W[o]始终高于W[o]平，因为熔池中有促使氧扩散的浓度差存在，故W[o]ΔW[o]称为钢液中的过剩氧。试分析元素脱氧反应的热力学条件：1，图中曲线位置越低的元素，产物越稳定。该元素的脱氧能力越强2，脱氧产物的组成与温度及脱氧元素的平衡浓度有关，3，脱氧反应式强放热的随着温度的降低，脱氧能力增强。气固相反应的三个环节：1，气体再固体物外的扩散，2，气体与固体物的界面反应，3，气体通过固相产物层的内扩散。熔渣在活度过程中的作用，分离或吸收杂质，除去相金属中有溶于金属产品性能的杂质，富集有用金属氧化物及精炼金属的作用，并能保护金属不受环境的玷污及减少金属的热损失。炉渣的来源：还原熔炼中未能还原的氧化物。氧化熔炼中氧化形成的氧化物。氧势递增原理：氧化物的氧势是随其金属元素价数的增高而逐渐递增的。氧化物的稳定性1，比较氧化物用热力学稳定性取no2==1，ΔfQmθ越小，MxOy越稳定，稳定性大于C，S化合物2，氧化物分解压Po2（平）越低，越稳定。碳酸盐分解法特点：1，分解温度不高，2，加热即分解3，常用热分析法及差热透析法测定他的分解呀温度。试分析元素脱氧反应的热力学条件1，曲线位置越低的元素，脱氧产物越稳定，而该元素的脱氧能力越强，与相同量的各元素平衡的氧浓度就越低，成为了达到相同的氧浓度，增强氧元素的平衡，浓度就越低2，脱氧产物的组成与温度，与温度及脱氧元素的平衡浓度有关，W[M]低及W【O】高时，则形成FeMxOy形成复杂化合物，W[M] 高及W【O】低时，则形成氧化物MxOy，如其熔点高过钢液的温度，则形成向存在，仅位于曲线上区域的钢液能发生脱氧反应，曲线上的黑点为脱氧产物的转变点，3，脱氧反应式强放热的，随着温度的降低，脱氧元素的脱氧能力增强。二元体系，组元数2,，自由度2-p+1，共存相数，最多3，最少1，自由度数，最多2，最少0，图形为二维平面。三元体系，组元数3,，自由度3-p+1，共存相数，最多4，最少1，自由度数，最多3，最少0，图形为三维平面或等温截面图

冶金原理习题

第二章 冶金动力学基础 1． 铁矿石为CO(或H 2)还原的反应：FeO(s)+CO = Fe(s)+CO 2中，在稳定态下，当传质成为限制环节时，气相中每有一个CO 分子扩散到固体FeO 表面，发生化学反应，就将产生一个CO 2分子。后者以相反方向从固体FeO 表面还原Fe 层向气相中扩散，形成等分子逆流互扩散。试证明：每种气体分子的总传质速率等于其扩散速率。 解 气相中，由于CO 和CO 2浓度之和为常数， 即 2()()c C O c C O c o n s t += 2()()0d CO d CO dt dt += 即 2()()d CO d CO dt dt =- 又因气相混合物中，22co co CO CO D D D --==,故从菲克第一定律，可得 ()CO d CO J D dx =-，22()CO d CO J D dx =- 即在等分子逆流扩散的气相中，组分CO 和CO 2不仅具有大小相等、方向相反的浓度梯度，而且扩散传质速率的绝对值夜彼此相等。又由于无压力变化，就不能出现气体的总流动，即v ∑=0，因此，每种气体分子的总传质速率就等于其扩散 速率，即2,,CO D CO D CO J J J ∑==。 2． 在30t 电炉内，钢水含锰w[Mn]=0.30%，经过半个小时后下降到w[Mn]=0.06%。钢-渣界面上w[Mn]=0.03%，钢水层深度为50cm ，在氧化期加矿石供氧，钢-渣界面积等于钢液静止的2倍。8211.110Mn D m s --=? 。试求[Mn]在钢液边界层内的传质系数及钢液边界层的厚度。 解 利用教材式（2-30） 0lg 2.3c c A t c c V β-??-平平＝- 02.3l g /c c A t c c V β-??=- ?-?? 平平

冶金传输原理热量传输试题库(终审稿)

冶金传输原理热量传输 试题库 TPMK standardization office【 TPMK5AB- TPMK08- TPMK2C- TPMK18】

第8章 辐射换热 题1、试分别计算温度为2000K 和5800K 的黑体的最大单色辐射力所对应的波长m λ。 解：根据 K m T m ??≈?=--33109.2108976.2λ 时， K T 2000=m m μλ45.12000109.23 =?=- 时， K T 5800=m m μλ50.05800 109.23 =?=- 题2、试分别计算30℃和300℃黑体的辐射力。 解：30℃时，2 4 11/4781003027367.5100m W T C E b b =??? ??+?=??? ??= 300℃时，2 4 22 /612210030027367.5100m W T C E b b =??? ??+?=?? ? ??= 题3、人体的皮肤可近似按灰体处理，假定人体皮肤温度为35℃，发射率， 0.98=ε求人体皮肤的辐射力。 解：略)/500(2m W E = 题4、液氧储存容器为下图所示的双壁镀银夹层结构。已知镀银夹层外壁温度，C 20T W1?=内壁温度，C -183T W2?=镀银壁的发射率，0.02=ε试求容器壁每单位面积的辐射换热量。

题4示意图 液氧储存容器 解：因为容器夹层的间隙很小，本题可认为属于无限大平行平板间的辐射换热问题。先算得两表面的绝对温度 293K 27320T W1=+= 90K 273-183T W2=+= 容器壁单位面积的辐射换热量可用式（8.16）计算 [] 24421424112/18.4102 .0102.019.093.267.511110010067.5m W T T q W W =-+-?=-+?? ????????? ??-??? ??=εε 题5、在金属铸型中铸造镍铬合金板铸件。由于铸件凝固收缩和铸型受热膨胀，铸件和铸型形成厚1mm 的空气隙。已知气隙两侧铸型和铸件的温度分别为300℃和600℃，铸型和铸件的表面发射率分别为0.8和0.67。试求通过气隙的热流密度。已知空气在450℃时的。)/(0.0548W C m ??=λ 解：由于气隙尺寸很小，对流难以发展而可以忽略，热量通过气隙依靠辐射换热和导热两种方式。 辐射换热量可用式（8.16）计算

冶金原理 名词解释

1.化合物的分解压---1mol的固体化合物分解达平衡时，如果产物只有一种气体，则该气 体的压力就是该化合物的分解压（用来衡量固体化合物的稳定性，分解压越小，越稳定） 2.理论分解电压---再可逆情况下，使电解质有效组元分解的最低电压。 3.实际分解电压---在可逆情况下，能使电解质熔体不断地发生电解反应所必须的最小电压 4.分解温度---在一定分压条件下，温度升高到一定程度，分解反应开始进行时的温度。 5.沸腾温度---加热化合物使其分解压等于环境气氛总压，化合物强烈分解时的温度。 6.理想溶液---分子和原子间不发生相互作用的溶液 7.实际溶液---同一组元之间，不同组元之间相互作用不可忽视的溶液 8.化学势---指组元的偏摩尔自由能，是物质的传递动力 9.化合物标准生成自由能---标态下稳定单质生成某化合物的反应对应的自由能变化 10.活度及活度系数---在实际溶液中为保持拉乌尔定律和亨利定律的简单形式，采取保持蒸 汽压不变而修正浓度的办法，其修正系数为活度系数，修正后的浓度为活度 11.表面张力---液体表层分子受到内部的吸引，趋于挤向液体内部，使液体表面趋于缩小， 结果在表面的切线方向产生缩小表面的力 12.界面张力---界面由于分子手里的不平衡而产生的表面切线方向的力 13.表面吸附---部分会使表面张力降低的元素会自动的向表面迁移，从而降低表面自由能， 这一现象即为表面吸附 14.表面活性物质---凡能降低表面张力的物质为表面活性物质，反之，为非表面活性物质 15.液体对固体的湿润角---由三相点引出的液体表面张力作用线和液固界面张力作用线的 夹角 16.限制性环节---反应的速率取决于各个环节中最慢的环节，这一环节称为限制性环节 17.电极电势---当电极与溶液接触时，由于离子或电子的迁移，会在其相界面处产生电势差。 由于静电力的作用，这种迁移会达到某种平衡态，这是的电位差即为电极电势。 18.超电位---电极电位偏离平衡电位的部分，阴阳电极在实际点解时的偏离值 19.超电压---点解过程中实际分解电压和理论分界点也之差。超电压越大，表明电极偏离平 衡状态越远 20.电流效率---指阴极上金属析出量与在相同条件下按法拉第定律计算出的理论量之比 21.电能效率---电解过程中为生产单位产量的金属理论上所必须的电能和实际消耗的比值 22.极限电流密度---在特定条件下电解质能达到最大电流密度 23.临界电流密度---电解过程中发生阳极效应的最大电流密度 24.极化现象---由于电流通过电解槽时，电极反应偏离了平衡状态，这种偏离平衡电极电位 的现象称为极化现象 25.去极化---是指降低超电位，使电极过程向平衡方向移动，熔盐电解过程中，印记去接话 比较显著 26.还原电极电势---由于理作用，离子与电子迁移达到平衡时所对应的电位差 27.阳极效应---碳阳极进行熔盐电解时，阳极会被阴极反应生成的气体形成一层气膜覆盖不 能与电解质正常接触，会产生阳极效应，电压急剧上升，电流急剧下降 28.阳极钝化---当电流密度增大到某一值后，极化达到一定程度时，金属的溶解度不但不增 高，反而剧烈的降低，这时金属表面有活化溶解状态转变为钝化状态，这种活化态转变为钝化态的现象称为阳极钝化 29.阴极钝化---在阳极极化时，阳极电极电位将对其平衡电位偏离，则发生阳极金属的氧化 溶解，随着电流密度的提高，极化程度升高，则偏离升高，金属的溶解速度也越大 30.阳极反应---在阳极上，发生的反应是物质失去电子的氧化反应 31.阴极反应---在阴极上，发生的反应是物质得到电子的还原反应

粉末冶金原理考试题标准答案

2006 粉末冶金原理课程I考试题标准答案 一、名词解释：（ 20 分，每小题 2 分） 临界转速：机械研磨时，使球磨筒内小球沿筒壁运动能够正好经过顶点位置而不发生抛落时，筒体的转动速度 比表面积：单位质量或单位体积粉末具有的表面积 一次颗粒：由多个一次颗粒在没有冶金键合而结合成粉末颗粒称为二次颗粒； 离解压：每种金属氧化物都有离解的趋势，而且随温度提高，氧离解的趋势越大，离解后的氧形成氧分压越大，离解压即是此氧分压。 电化当量：这是表述电解过程输入电量与粉末产出的定量关系，表达为每 96500库仑应该有一克当量的物质经电解析出 气相迁移：细小金属氧化物粉末颗粒由于较大的蒸气压，在高温经挥发进入气相，被还原后沉降在大颗粒上，导致颗粒长大的过程 颗粒密度：真密度、似密度、相对密度 比形状因子：将粉末颗粒面积因子与体积因子之比称为比形状因子 压坯密度：压坯质量与压坯体积的比值 粒度分布：将粉末样品分成若干粒径，并以这些粒径的粉末质量（颗粒数量、粉末体积）占粉末样品总质量（总颗粒数量、总粉末体积）的百分数对粒径作图，即为粒度分布 二、分析讨论：（ 25 分） 1 、粉末冶金技术有何重要优缺点，并举例说明。（ 10 分） 重要优点： * 能够制备部分其他方法难以制备的材料，如难熔金属，假合金、多孔材料、特殊功能材料（硬质合金）； * 因为粉末冶金在成形过程采用与最终产品形状非常接近的模具，因此产品加工量少而节省材料； * 对于一部分产品，尤其是形状特异的产品，采用模具生产易于，且工件加工量少，制作成本低 , 如齿轮产品。重要缺点： * 由于粉末冶金产品中的孔隙难以消除，因此粉末冶金产品力学性能较相同铸造加工产品偏低； * 由于成形过程需要模具和相应压机，因此大型工件或产品难以制造； * 规模效益比较小 2 、气体雾化制粉过程可分解为几个区域，每个区域的特点是什么？（ 10 分） 气体雾化制粉过程可分解为金属液流紊流区，原始液滴形成区，有效雾化区和冷却区等四个区域。其特点如下： 金属液流紊流区：金属液流在雾化气体的回流作用下，金属流柱流动受到阻碍，破坏了层流状态，产生紊流； 原始液滴形成区：由于下端雾化气体的冲刷，对紊流金属液流产生牵张作用，金属流柱被拉断，形成带状 - 管状原始液滴； 有效雾化区：音高速运动雾化气体携带大量动能对形成带状 - 管状原始液滴的冲击，使之破碎，成为微小金属液滴冷却区。此时，微小液滴离开有效雾化区，冷却，并由于表面张力作用逐渐球化。 3 、分析为什么要采用蓝钨作为还原制备钨粉的原料？（ 5 分） 采用蓝钨作为原料制备钨粉的主要优点是 * 可以获得粒度细小的一次颗粒，尽管二次颗粒较采用 WO3 作为原料制备的钨粉二次颗粒要大。 * 采用蓝钨作为原料，蓝钨二次颗粒大，（一次颗粒小），在 H2 中挥发少，通过气相迁移长大的机会降低，获得 WO2 颗粒小；在一段还原获得 WO2 后，在干氢中高温进一步还原，颗粒长大不明显，且产量高。

粉末冶金原理试题

18、分析烧结时形成连通孔隙和闭孔隙的条件。 开孔：Ps=Pv -γ/ρ Ps仅是表面张应力（-γ/ρ）中的一部分，因为气体压力Pv与表面张应力的符号相反。当孔隙与颗粒表面连通 即开孔时，Pv可取1atm，只有当烧结颈ρ长大，表面张 力减小到与Pv平衡时，烧结收缩停止 闭孔：Ps=Pv-2γ/r孔r孔：孔隙半径 -2γ/r孔表示作用在孔隙表面使孔隙缩小的张应力。当 孔隙收缩时，气体若来不及扩散出去，形成闭孔隙。如果 张应力大于气体压力Pv，孔隙继续收缩。Pv大到超出表 面张力时，隔离孔隙停止收缩 21、在哪些情况下需要向粉末中添加成形剂？为什么？ （a）硬质粉末，由于粉末变形抗力很高，无法通过压制所产生的变形而赋予粉末坯体足够的强度，一般采用添加成形剂的方 法以改善粉末成形性能，提高生坯强度，便于成形。橡胶、 石蜡、PEG、PVA等。 （b）流动性差的粉末、细粉或轻粉（填充性能不好，自动成形不好，影响压件密度的均匀性）。添加成形剂能适当增大粉末 粒度，减小颗粒间的摩擦力。 22、在粉末刚性模压制过程中，通常存在哪两种摩擦力？哪种摩擦力会造成压坯密度分布？而在CIP中的情况又如何？

性模压制过程中，通常存在外摩擦力和内摩擦力，其中外摩擦力会造成压坯密度分布不均匀，CIP中不存在外摩擦力。 23、为什么作用在烧结颈表面的拉应力随着烧结过程的进行而降低？ σ=-γ/ρ 作用在颈部的张应力指向颈外，导致烧结颈长大，孔隙体积收缩。与此同时，随着烧结过程的进行，烧结颈扩大，∣ρ∣的数值增大，烧结驱动力逐步减小。 25、在制备超细晶粒YG硬质合金中，为什么通过添加铬和钒的碳化物能够控制合金中硬质相晶粒的长大？ 铬和钒的碳化物在液态钴相中溶解度大，能降低体系的共晶温度，并且抑制剂组元偏聚WC/Co界面，抑制WC晶粒的溶解和干扰液态钴相中的W,C原子在WC晶粒上的析出，从而阻止WC晶粒在烧结过程中的粗化。 26、简述温压技术能较大幅度提高铁基粉末冶金零件密度的机理？1）温压过程中，加工硬化的速度与程度降低，塑性变形充分进行，为颗粒重排提高协调性变形； 2）采用新型润滑剂，降低粉末与模壁间、粉末颗粒间的摩擦，提高有效压制力，便于颗粒相互填充，有利于颗粒重排； 总之，温压技术能改善主导致密化机理的塑性变形和颗粒重排，故而能较大幅度提高铁基粉末冶金零件密度。 27、一个具有下图中的形状的粉末坯体，若采用整体下模冲结构会带来什么后果？为什么？如何改正模冲结构的设计？备注：两台阶均为圆柱形。

《冶金原理》课后习题及解答1-

第一章 1 冶金原理研究的主要内容包括_冶金动力学、冶金热力学、冶金溶液。 2 金属熔体指液态的金属、合金。 1、冶金原理是提取冶金的主要基础科学，它主要是应用__物理化学、_____的理论和方法研 究提取冶金过程，为解决有关__技术___问题、开拓__新__的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。、 2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为__金属熔体、熔渣、熔盐、熔硫。 3、冶金原理按具体的冶金对象分为__钢铁____冶金原理及__有色金属___冶金原理。 4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为____冶炼渣、精炼渣、富集渣、合 成渣____四种。在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择_熔渣____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。。。 5、熔渣是_金属提炼______和_____精炼过程__的重要产物之一。 6、熔渣是指主要由各种_氧化物_____熔合而成的熔体。 7、__富集渣______的作用在于使原料中的某些有用成分富集于炉渣中，以便在后续工序中将 它们回收利用。 8、__精炼渣_____的作用是捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。 9、在造锍熔炼过程中，为了使锍的液滴在熔渣中更好的沉降、降低主金属在渣中的损失， 要求熔渣具有较低的粘度、密度、渣-锍界面张力。 10、为了提高有价金属的回收率、降低冶炼过程的能耗，必须使锍具有合适的物理化学 性质。 11、在生产实践中，必须根据各种冶炼过程的特点，合理地选择__熔渣成分______，使 之具有符合冶炼要求的物理化学性质。 12、冶金过程热力学可以解决的问题有：1）计算给定条件下的；根据的正负判断该条 件下反应能否自发地向________进行：2）计算给定条件下的平衡常数，确定反应进行的______；3）分析影响反应的和平衡常数，为进一步提高________指明努力方向。预期方向； 限度；转化率。 13大多数有色冶金炉渣和钢渣的主要氧化物：FeO、CaO、SiO2 14高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物：CaO、Al2O3、SiO2 15熔盐——盐的熔融态液体，通常指无机盐的熔融体 16在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物叫________ 冶金熔体 1、应为熔盐有着与水溶液相似的性质，因此熔盐电解成为了铝、镁、衲、锂等金属唯一的 或占主导地位的生产方法。错 2、对于软化温度低的炉渣增加燃料耗量不仅能增大炉料的溶化量，而且还能进一步提高炉 子的最高温度。错 3、熔锍的性质对于有价金属与杂质的分离、冶炼过程的能耗等都有重要的影响。对 4、冶金熔体——在高温冶金过程中处于熔融状态的反应介质或反应产物。对 5、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。如炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液和炉渣之间进行的。对 6、常见的熔盐——由碱金属或碱土金属的卤化物、碳酸盐、硝酸盐以及磷酸盐等组成。对 7、非金属熔体包括：熔渣、熔盐、熔硫对 1、什么事冶金熔体？它分为几种类型？