习题

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，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，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（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。

11．根据CaO-SiO2-FeO系相图，指出下列组成（w B / %）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；

（4）CaO 40、FeO 40、SiO2 20；（8）CaO 75、FeO 10、SiO2 15。

12．如何正确判断无变点的性质？它与化合物的性质和界线的性质有何联系？如果某三元系中只生成了生成一致熔融化合物，该体系中有可能出现转熔点吗？

13．在分析三元系相图时，用到过哪几个规则？试简述这些规则并用图表示之。

14．试用几何方法证明浓度三角形的等比例规则。

15．试说明绘制三元系状态图的等温截面图的主要步骤。

16．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？

第三章冶金熔体的结构

1．试分析Ba-O、Al-O键的性质。

2．计算CaO、MgO、FeO、MnO、ZnO、Cr2O3、TiO2、P2O5等氧化物中Me-O键的离子键分数，并比较这些氧化物离解为简单离子的趋势。

3．已知熔渣成分为（x B / %）MnO 20、CaO 50、SiO2 30。试分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中MnO的活度。

4．某炉渣的成分为（w B / %）FeO 13.3、MnO 5.1、CaO 38.2、MgO 14.7、SiO2 28.1、P2O5 0.6。

分别用捷姆金和弗鲁德理想离子溶液模型计算渣中FeO的活度。

5．已知K11=0.196。利用马森模型计算= 0.2的PbO-SiO2二元熔体中PbO的活度。6．如何判断离子熔体中阳离子与阴离子间作用力的大小？

7．为什么对于同一种金属，其低价氧化物呈碱性而高价氧化物呈酸性？

8．金属的熔化熵和熔化热远小于其蒸发熵和蒸发热，这说明液态金属在什么方面更接近于固态金属？为什么？

9．熔体远距结构无序的实质是什么？

10．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。

11．熔盐熔化时体积增大，但离子间的距离反而减小，为什么？

12．简述熔渣结构的聚合物理论。其核心内容是什么？

13．熔体的聚合程度是如何表示的？它与熔体结构有何关系？

14．简要说明硅酸盐熔渣中桥氧、非桥氧和自由氧的关系？

15．试简要说明当硅酸盐熔渣的O/Si比逐渐增大时，熔体中自由氧的含量、低聚物数量和NBO/T值的变化趋势。

16．捷姆金理想离子溶液模型通常只对强碱性渣有较好的适用性，为什么？

第四章冶金熔体的物理性质

1．利用CaO-FeO-SiO2系熔渣的等密度曲线图（图4-8）说明CaO含量一定时FeO含量对熔渣密度的影响。

2．试利用熔渣的等粘度曲线图（图4-12）估计组成为（w B / %）CaO 38.0、SiO2 38.39、A12O3 16.0、MgO 2.83的高炉渣在1500︒C时的粘度。如果将温度提高到1900︒C，此熔渣的粘度降低到多大?

3．试利用加和性规则计算1400︒C时，组成为（w B / %）CaO 35、SiO2 50、A12O3 15的高炉渣的表面张力，并与由等表面张力曲线图所得的结果（图4-23）进行比较。

4．用加和性规则计算1400︒C时，组成为（w B / %）CaO 30、SiO2 20、FeO 50的炉渣的表面张力，并与根据图4-24的等表面张力曲线图所得的值进行比较。

5．试计算800︒C的铝液、1200︒C的铜液和1650︒C的铁液的粘度。有关数据见下表：金属熔点/ ︒C η / 10-3Pa·s Aη / 10-3Pa·s Eη / kJ·mol-1

Al 660 1.18 0.1492 16.5

Cu 1084 4.10 0.3009 30.6

Fe 1536 4.95 0.3699 41.4

6．实验测得组成为（w B / %）：CaO 42.5、SiO2 42.5、MgO 9.5、A12O3 5.5的熔渣在不同温度下的粘度如下表。试求出粘度与温度的指数方程及粘流活化能。

t / ︒C 1300 1350 1400 1450 1500

η / Pa·s 1.63 1.34 1.09 0.91 0.75

7．某熔渣的组成为（w B / %）：CaF2 80、CaO 10、A12O3 10。实验测得此熔渣在不同温度下的电导率如下表所示，试求出电导率与温度的关系式及电导活化能。