物理冶金原理第二章习题讲解
冶金原理(第二章)
2.3.3 连接线
有相界线（边界线）的组分才能做连接线。 连接线规则 若连接线与相界线相交，则： a 交点是相界线上的温度最高点； b 化合物D在其初晶面内，是一个稳定化合物； c 连接线分三角形为两个独立的三元系； d 两个四相平衡点分别在它们的三角形内。 若连接线与相界线不相交，则： a 相界线（PE）向背离连接线（CD）的方向倾斜； b 化合物D不在其初晶面内，是一个不稳定化合物； c 连接线把三元系分为两个部分，但两部分不独立； d △BCD内无四相平衡点，其四相平衡点P在相邻 的三角形内，是包晶点：LP+B=C+D
45
2.5三元渣系的相图
2.5.1 CaO-SiO2-Al2O3 (C-S-A) 系相图
46
由上图可见，熔化温度的变化规律-化合物 高，无变量点低。
47
CaO-SiO2-Al2O3 (C-S-A) 系相图分析
48
（1） 化合物的种类及稳定性（组成点与初晶面的关系） 两个三元稳定化合物 CAS2 = CaO· 2O3· Al 2SiO2 钙斜长石 C2AS = 2CaO· 2O3· Al 2SiO2 铝方柱石 五个稳定的二元化合物 CS = CaO· 2；C2S = 2CaO· 2； SiO SiO C12A7 = 12CaO· 2O3；CA = CaO· 2O3 7Al Al A3S2 = 3Al2O3· 2SiO2 五个不稳定的二元化合物 C3S2 = 3CaO· 2SiO2；C3S = 3CaO· 2； SiO C3A = 3CaO· 2O3； CA2= CaO· 2O3； Al 2Al CA6= CaO· 2O3 6Al
31
32
2.2.4 具有一个不稳定二元化合物的相图 面、线、点分析
《冶金原理》课后习题和解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
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_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
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______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________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_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________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。
富集渣、8、_______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。
精炼渣。
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______、______和_______。
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________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分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。
冶金原理 课后题答案
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。
冶金传输原理【周俐】第二章课后习题及解答
冶传第二章习题答案冶传第二章习题答案2-1 已知二元速度场,x yu x u y t t =+=+，求迹线方程，已知此质点在t =1时处于x=1,y=2的位置上。
的位置上。
解：由题意得：x y dx u x d dy u y d t t t t ìïïíïïî==+==+ '11ln(1)ln(1)11x x x y y y du dx u u A d d du u A dyu d d t t t t t t ìïìïïííïïîïî=+=++=+Þ+=+=+=+\ 当1,2,3x y u u t ===时，3ln A e =，'4ln A e ='111'113134141A A dx e e x e B d dy y e B e e d t t t t t t t t t t +---+-ìïìïïÞííïïîïî=-=-=-+=-+=-=-\ 当1,1,2x y t ===时，'1,1B B =-=-\迹线方程为：113141x e y e t t t t ìïíïî--=--=-- 2-2已知速度场()00,cos ,x y u u u v kx a t ==-式中u 0,v 0,k,a 为常数，试求流线方程，并求t =0时过x=0,y=0点的流体质点的迹线和流线。
当,0k a ®时，试比较这两条线。
时，试比较这两条线。
解：流线微分方程：解：流线微分方程： 0000cos()sin()dy dx u v kx a vkx a u y ck tt t ==-\-=+ 当t =0，x=0，y=0时，c=0\流线方程为：00sin()v y kx a ku t =- 迹线微分方程：迹线微分方程： 00cos()dy dx d u v kx a tt ==- 0'000sin()x u c v a y kx x c ku a u t ìïíïî=+\=-+-当t =0，x=0，y=0时，c=0，c ’=0\迹线方程为：000sin()u va y kx ku a t =-- 当,0k a ® 流线y=0,迹线y=02-3检查下列流速分量的平面流动是否满足连续性条件：检查下列流速分量的平面流动是否满足连续性条件： ()()()()()()()22221,;2,;3sin ,sin();4ln(),ln().x y x y x y x y u kx u ky u k x xy y u k x y u k xy u k xy y u k xy u k x ==-=+-=+==-==- 解：(1) 0y x u u x y k k ¶¶+==¶¶- 满足满足(2) (2)(2)0y x u u x yk x y k y ¶¶+=¶¶++¹ 不满足不满足 (3) cos()cos()0y x u u x y ky xy kx xy -¶¶+=¶¶¹不满足不满足 (4) 0y x u u x y x yk k -¶¶+=¶¶¹ 不满足不满足 2-4 已知已知()()()2222221,;22,2;3,,y x y x y z x x ky ky u x y x y u x xy u y xy u y z u z x u x yu ==-++=+=+=+=+=+判断上述流场是否连续？是否为有旋流动？判断上述流场是否连续？是否为有旋流动？解：(1) 2222()x kxy x y u x =-+¶¶ 22222)()(x k x x y y u y =-+¶¶ 2222)0()(y x y u u x y k x y x +¶¶+=¶¶¹+ \该流场不连续，因此无需讨论旋度。
冶金原理复习题(stu)
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。
冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案
冶金传输原理吴铿编动量传输部分习题参考答案LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】第一章习题参考答案（仅限参考）（题目改成单位质量力的国际单位） （不能承受拉力） (d 为表现形式)13. 解：由体积压缩系数的定义，可得：14. 解：由牛顿内摩擦定律可知，式中 A dl π=由此得 d 8.57d x v v F A dl N y μμπδ==≈5. 解：112a a p p gh gh gh p ρρρ=++=+汞油水（测压计中汞柱上方为标准大气压，若为真空结果为1.16m ）6．解：（测压管中上方都为标准大气压）（1）()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水ρ=833kg/m 3（2）()()13121a a p p g h h g h h p ρρ=+-=-+油水h 3=1.8m. 7．解：设水的液面下降速度为为v ，dz v dt =-单位时间内由液面下降引起的质量减少量为：24d v πρ 则有等式：224d v v πρ=，代入各式得：20.50.2744dz d z dt πρ-=整理得：解得：(212115180.2744d t s πρ⎛⎫=-= ⎪⎝⎭ 8. 解：10p p gh ρ=+a5．答：拉格朗日法即流体质点法必须首先找出函数关系x(a,b,c,t)，y(a,b,c,t)，z(a,b,c,t)，ρ(a,b,c,t)等。
实际上就是要跟踪每一个流体质点，可见这个方法在方程的建立和数学处理上将是十分困难的。
因而除研究波浪运动等个别情况外很少采用。
实际上，在大多数的工程实际问题中，通常并不需要知道每个流体质点至始至终的运动过程，而只需要知道流体质点在通过空间任意固定点时运动要素随时间变化状况，以及某一时刻流场中各空间固定点上流体质点的运动要素，然后就可以用数学方法对整个流场进行求解计算。
《冶金物理化学》答案解析
H 2O
− ∆ f Gθ FeO
K θ (1) =0.668
θ
则有 ∆G(1) = − RT ln K = 4270 J / mol
−249580 + 51.11×1273 − 4270 ∆ f Gθ FeO = ∆ f Gθ H 2O − ∆Gθ (1) =
=-188787 J/mol 1-7 利用电池 （Pt –Rh）|Fe(s),FeO • Al2O3,Al2O3(S)|ZrO2(CaO)（s）|MoO2(s)，Mo（s）|（Pt-Rh） 测得反应
∆H θ 298( Al O3 ) = −1673600 J / mol
= S θ 298( Al O3 ) 51.04 J / ( K • mol ) = S θ 298( Al ) 28.33 J / ( K • mol ) = S θ 298(O2 ) 205.13 J / ( K • mol ) c p , Al3O2 ( s )= (114.77 + 12.80 ×10−3 T ) J / ( K • mol ) c p , Al ( s ) = (20.67 + 12.39 ×10−3 T ) J / ( K • mol ) c p ,O2 ( s )= (29.96 + 4.19 ×10−3 T ) J / ( K • mol )
=-1580232 因此： ∆ f G
θ
Al2O3
⇒I= 498.7
= −1681280 − 28.49 × T × ln T + 9.13 × 10−3 T 2 + 498.7T
解法二（定积分法） ： 有以上 ∆c p 同样可知 ∆a ， ∆b ， ∆c = ∆c = 0
冶金传输原理2
1、有一水平放置的钢坯，长1.5m ，宽0.5m ，黑度0.6ε=，周围环境温度为20C ︒，试比较钢坯温度在200C ︒和1000C ︒时，钢坯上表面由于辐射和对流造成的单位面积热损失？ 解：钢坯上表面单位面积的辐射热损失200C ︒时：44202002730.6 5.671702.9/100100T E C W m ε+⎛⎫⎛⎫==⨯⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭1000C ︒时：4210002730.6 5.6789340.4/100E W m +⎛⎫=⨯⨯= ⎪⎝⎭钢坯上表面单位面积的对流热损失 定型尺寸0.5 1.512L m +== 1Tβ= 200C ︒时：定型温度2002011022w fm t t t C ++===︒ ()23.2710/24.24/Pr 0.687W m C v m s λ-=⨯⋅︒==()()()3392269.811200200.687Pr Pr 5.41011027324.2410gL Gr t vβ-⨯⨯-⨯⋅=⋅∆⋅==⨯+⨯⨯属于湍流：()()193Pr 0.15 5.410263num m N C Gr ∴=⋅=⨯⨯=()22263 3.27108.6/1um N a W m C L λ-⨯⨯===⋅︒()()28.6200201548/c w f q a t t W m =-=⨯-=1000C ︒时：定型温度10002051022w fm t t t C ++===︒ ()25.7510/79.4/Pr 0.688W m C v m s λ-=⨯⋅︒==()()()39269.8111000200.688Pr 1.41051027324.2410Gr -⨯⨯-⨯⋅==⨯+⨯⨯属于湍流：()()193Pr 0.15 1.410165.4num m N C Gr ∴=⋅=⨯⨯=()22263 3.27109.5/1a W m C -⨯⨯==⋅︒()28.61000209318.5/c q W m =⨯-=2、试估算350C ︒及82atm 下氢气通过储气瓶的漏损量？已知：气瓶直径为200mm 、长1.8m 、壁厚25mm 。
《冶金原理》课后习题及解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括 __________ 、_______ 和________ 。
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 ________ 的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关 ______ 问题、开拓___ 的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为 ______________ 、 _____ 、_______ 、____ 四种类型。
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 _______ 冶金原理及 ____ 冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为 ______________ 、_______ 、、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，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是 ______ 和 _______ 的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种 ______ 熔合而成的熔体。
氧化物。
7、_______ 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。
富集渣、8、______ 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。
精炼渣。
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 _______ 、_____ 和_______ 。
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 ____________ ，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶金原理-习题作业-第二章习题
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，A m B n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（w B / %）CaO 40.53，SiO2 32.94，A12O317.23，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（w B / %）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%（w B）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%（w B），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。
材料加工冶金传输原理习题答案解析(吴树森版)
解：以下出口為基準面，不計損失，建立上出口和下出口面伯努
利方程： h Pa v12 0 Pa v22
2g
2g
代入數據得：v2=6.52m/s
由 v1A1 v2 A2 得:d2=5.3cm
3.6 水箱側壁接出一直徑 D＝0.15m 的管
路，如圖 3.29 所示。已知 h1＝2.1m，
h2=3.0m,不計任何損失，求下列兩種情況下
P2 P1 g(h1 h2 ) 4900 (Pa)
P3 P1 g(h3 h1) 1960 (Pa)
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P4 P3 1960 (Pa)
P5
P4
g(h5
h4 )
76F4d34(2Pa
gh )
F2 D
2
2
2
2-6 兩個容器 A、B 充滿水，高度差為 a0 為測量它 們之間的壓強差，用頂部充滿油的倒 U 形管將兩 容器相連，如圖 2.24 所示。已知油的密度ρ油 =900kg／m3，h＝0.1m，a＝0.1m。求兩容器中的 壓強差。 解：記 AB 中心高度差為 a，連接器油面高度差為 h，B 球中心與油面高度差為 b；由流體靜 力學公式知：
l yc
Jc h0 d 1 ycA sin 45 2 sin 45 a
a3b 4 h0
0.44 ab
sin 45
X=d=0.6m,由理論力學平衡理論知，當閘門剛剛轉動時，力 F 和 T 對鉸鏈的力矩代數和為零， 即：
M Fl Tx 0
故 T=6609.5N
2-14 有如圖 2.32 所示的曲管 AOB。OB 段長 L1＝0.3m，∠AOB=45°， AO 垂直放置，B 端封閉，管中盛水，其液面到 O 點的距離 L2＝0.23m， 此管繞 AO 軸旋轉。問轉速為多少時，B 點的壓強與 O 點的壓強相 同?OB 段中最低的壓強是多少?位於何處? 解：盛有液體的圓筒形容器繞其中心軸以等角速度 ω 旋轉時，其管內 相對靜止液體壓強分佈為：
《冶金原理》课后习题及解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
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_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
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______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________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_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________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。
富集渣、8、_______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。
精炼渣。
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______、______和_______。
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________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分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。
冶金原理课后习题答案ch02
第二章习题与思考题1.某金属在不同相态下氧化生成MeO的标准吉不斯自由能— 温度关系如下：2Me①+O2=2MeO(s), ΔG θ ①=-1215033.6+192.88T,J2Me②+O2=2MeO(s), ΔG θ ②=-1500800.8+429.3T,J2Me③+O2=2MeO(s), ΔG θ ③=-1248505.6+231.8T,J（1）确定Me①,Me②,Me③的相态；（2）计算Me 的熔点和沸点；（3）作自由焓—温度图。
2．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+CO2=MgCO3ΔG θ T=-110750.5+120.12T,J3.将碳酸钙置于容积为 1L的容器中加热到 1073K， 问有多少 CaCO3 离解？解答：1. 解：（1）根据斜率变化②>③>①，可知②—气相，③—液相，① —固相。
（2）熔点： q q 31 G G D = D -1215033.6+192.88T=-1248505.6+231.8TT 熔=860.2K同理，沸点： q q 2 3 G G D= D ，T 沸=1227.5K （3）略2. 解：（P 43）TG 12 . 120 5 . 110750 + - = D 27 . 6 5783 log 2 + - = Tp CO 开始离解Pa p CO 4 . 30 101325 0003 . 0 2 = ´ = 化学沸腾 Pa p CO 101325 101325 12 = ´ = 27 . 6 5783 0003 . 0 log + - = 开T T 开=590K 27 . 6 5783 1 log + - = 沸 T T 沸=922K3.解：CaO+CO 2=CaCO 3T P RT Kp RT G CO 4 . 144 170925 ln ln 2 + -= = - = D q 1073 4 . 144 170925 ln 1073 314 . 8 2 ´ + -= ´ CO P 得 P CO2=16887.8Pa因 nRT PV = ，所以3 32 10 893 . 1 1073314 . 8 10 8 . 16887 - - ´ = ´ ´ = = RT PV n CO 33 2 10 893 . 1- ´ = = CaCO CO n n m CaCO3=0.1893g。
09冶金物理化学-第二章-热力学参数状态图
在仅作膨胀功的条件下△Go为负值，平衡时△G=0，
G RT ln
p'O2 P
( Rln
p'O2 P
)T ( Rln p'O2)T
10 可以得到经过0点斜率为RTlnPO2的直线，即PO2标尺
11
PO2标尺的用途： －利用 PO2 标尺可以直接求出某一温度下金属氧化物的 平衡时的分解压强；
29
2．化合类 （1）包晶反应－体系在冷却时，液相与先结晶出的固相或固 溶体化合为另一固相（共 6 类）。
（2）包析反应－体系冷却时，两个固相纯物质、化合物或固 溶体生成另外一个固相化合物或固溶体（共 12 类）。
30
2.3.1 二元系相图基本类型
从相图基本结构分，可分为： 1．简单共晶（低共熔）型二元系相图 2．含有中间化合物的二元系相图 3．含固溶体的二元系相图
在埃林汉图的基础上，理查森和杰佛斯又增加了一 些相关的辅助坐标，给出了PO2标尺和PCO/PCO2标尺。 从而使埃林汉图使用更加方便。 需要注意：在上述3种不同的情况纵坐标的物理量是
不同的。
利用金属与氧反应的平衡氧分压，可以得到埃林汉 图，即氧势图。同理金属与硫和氯反应也可以得到硫势 图和氯势图。 在氧势图上也可以得到PH2/PH2O标尺，其与PCO/PCO2
CO 2
p
2
Pco RT ln pO2 558150 (167.78 2 R ln )T Pco2
14 同理可以得到经过RTlnPO2~T的直线，即PCO/PCO2标尺
15
PCO/PCO2标尺的用途： －利用PCO/PCO2标尺可以直接得到某一温度金属氧化物 被CO还原的平衡PCO/PCO2
冶金原理课后习题和解答
第一章1 冶金原理研究的主要内容包括________、________和________。
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_______的理论和方法研究提取冶金过程，为解决有关_____问题、开拓____的冶金工艺、推进冶金技术的发展指明方向。
物理化学、技术、新2、根据组成熔体的主要成分的不同，一般将冶金熔体分为________、______、_______、_______四种类型。
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______冶金原理及_____冶金原理。
钢铁、有色金属。
4、根据熔渣在冶炼过程中的作用的不同，熔渣主要分为________、_______、________、__________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_____，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
冶炼渣、精炼渣、富集渣、合成渣。
熔渣。
5、熔渣是_______和_______的重要产物之一。
金属提炼、精炼过程。
6、熔渣是指主要由各种______熔合而成的熔体。
氧化物。
7、________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。
富集渣、8、_______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。
精炼渣。
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______、______和_______。
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________，使之具有符合冶炼要求的物理化学性质。
熔渣成分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。
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9、画出铁碳二元合金状态图。含碳量为3％的 Fe-C合金按Fe-Fe3C亚稳系平衡凝固凝固，分析 其凝固组织形成过程并画出其冷却曲线及其凝
固组织示意图，计算共晶反应结束时出生奥氏
体树枝晶与共晶组织的相对含量及室温组织中 组织组成与相组成的重量百分数。
（1）合金在凝固过程中有溶质的再分布，并且凝固过程往往未能扩散 均匀，使凝固后的固相的成分不均匀，这就是所谓的凝固偏析，包括平 行于枝晶轴方向的宏观偏析和垂直于枝晶轴方向的显微偏析。 （2）合金凝固偏析产生的原因：溶质分配系数K0不等于1；非平衡凝固 （3）减轻方法：平衡凝固溶质充分扩散；快速凝固溶质原子来不及重 新分配；细化晶粒，使晶粒细小偏析不明显；均匀化退火消除
影响因素：异质晶核越少，纯度越高，能达到的过冷度越大 液体冷却速度越快，能达到的过冷度越大 外界压强以及液体的曲率可能也有影响
3、简述通过控制合金凝固过程细化金属晶粒度的 主要方法及机理；
一：提高过冷度 • 加大冷却速度提高过冷度（降低浇铸温度、提高铸型冷却能力、
减小零件壁厚、强制冷却、内外“冷铁”，等等） • 熔体纯净化(深过冷)提高过冷度 二：增加异质核心 • 加强液态金属的流动（浇铸方式、机械搅拌与振动、电磁及超声搅
8、伪共晶、离异共晶、共生生长。包晶转变的特点 及非平衡包晶转变在材料科学与工程中的应用。
伪共晶：一个亚共晶或过共晶合金凝固时，要先凝固出初生相，但 在共晶点附近一定的成分和过冷范围内，有可能使液相全部凝固称 共晶体组织。这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶 离异共晶：两相分离的共晶体称为离异共晶。产生原因之一是当合 金成分离共晶点较远时，共晶体会失去原有特征，即共晶体的一个 相依附先共晶相（初生相）的枝晶长大，另一个相则分布在枝晶轴 间和晶界 共生生长：两相在生长时互相给对方提供所需要的组分，在液相中 形成一个溶质和溶剂的扩散偶场，保证两相的稳定生长
7、组成过冷、组成过冷产生的条件及其对合金 凝固界面形态及合金凝固组织的影响；
组成过冷：液固界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决 定的凝固温度时产生的过冷
产生条件：
G R
mw0 D
• 1 k0 k0
影响：
1、没有成分过冷或者非常小时，平界面生长 2、当成分过冷区较窄时，长成胞状组织 3、当成分过冷区过大时，树枝晶生长。
粗糙液固界面结构：原子尺度上是光滑的密排面 晶体生长特性：连续生长 晶体生长形态：没有小平面结构，晶体外形圆滑，无棱角
粗糙液固界面，连续生长， 晶体外形圆滑无棱角
平整液固界面，台阶侧向 生长，小平面结构，棱角 分明
5、分别简述影响纯金属与单相合金凝固时凝固 平界面稳定性的主要因素；
纯金属凝固时的生长形态主要取决于界面前沿液相中的温度分布情况。 当液相中的温度梯度为正时，平整界面稳定，为负时，容易生长为树 枝晶。另外跟液固界面的微观结构可能还有一定的关系
纯金属的凝固、二元合金、三 元合金相图及凝固
1、简述液态金属的结构特点及性质
结构特点：近程有序长程无序；结构起伏；成分起伏；
性 质：流动性；粘度；表面张力；扩散系数；电阻等
2、何谓液态金属的过冷现象？影响液态金属凝固过冷度 的主要因素有哪些？
过冷现象：液态金属的温度达到液相线温度以下而保持液态不发生 凝固的现象称为过冷
ห้องสมุดไป่ตู้
正温度梯度：平界面稳定
负温度梯度：平界面失稳
5、分别简述影响纯金属与单相合金凝固时凝固 平界面稳定性的主要因素；
单相合金的平界面稳定性主要由成分过冷的条件决定
G mw0 • 1 k0 R D k0
6、相图、相律；建立合金相图的基本方法及基本原理。 合金相图与合金组织、力学性能及工艺性能（铸造性能、 热处理及塑性加工性能等）的关系。平衡凝固与非平衡凝 固；杠杆定律、溶质元素再分配、分配系数、凝固偏析、 晶内偏析、枝晶偏析、宏观偏析；产生凝固偏析的原因及 减小凝固偏析的基本方法；
12、分析固态下完全不互溶三元共晶相图水平投影图中各 典型成分合金的凝固过程，画出过gh、Ab等线的垂直截
面图、标明各相区的相组成、分析各标明合金的凝固过程 （画出冷却曲线及凝固组织形成过程示意图）并计算a、b 、c、d各合金凝固组织组织组成及相组成的相对重量百分 数。
（1）画出冷却曲线分析合金c的平衡凝固过程，画出该合 金室温平衡组织示意图 （2）分别计算该合金平衡凝固至T1温度时液相及固相α的 重量百分数、共晶反应结束时平衡组织中组织组成及相组 成重量百分数和室温平衡凝固组织中组织组成和相组成的 重量百分数
拌与振动等等） – 型壁晶体的游离 – 枝晶臂断裂与游离 • 孕育处理 • 微合金化处理
4、简述平整界面、粗造界面晶体液－固界面结 构与晶体生长特性、晶体生长形态的关系；
平整液固界面结构：原子尺度上是光滑的密排面 晶体生长特性：侧向生长 晶体生长形态：具有小平面结构，棱角分明
4、简述平整界面、粗造界面晶体液－固界面结 构与晶体生长特性、晶体生长形态的关系；
10、成分三角形、直线法则、重心法则。三元相图中水 平投影图、水平截面图及垂直截面图的特点及用途。
11、三元合金两相平衡、三项平衡、四项 平衡的特点。
1）两相平衡时的特点：F=-C-P+1=2，说明在液相和固相之 内，除温度能任意改变外，还可以任意改变固相或液相成分 中某一组元的含量，而不使相的组成发生变化。 2）三相平衡时：F=-C-P+1=1 说明在三相平衡区内只有温度 可以改变，其等温界面是连接三角形，垂直截面是曲边三角 形，水平截面是直角三角形，有三相共晶平衡和三相包晶平 衡两种。 3）四相平衡时：F=-C-P+1=0 故四相平衡必须在确定温度下 进行，故在三维相图中为一个垂直于温度轴的水平面，其四 相成分均确定，由共晶型，包共晶型，包晶型三种情况，在 三维相图中，每一个四相平衡前后有四个三相平衡。