第一章 活度及氧位图-2013修订.

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C.Wagner
1952年出版《合金热力学》提出活度相互作用系数 ，使活度更加理论化； 1958年出版《炼钢中的动力学问题》创立较完整的 冶金动力学研究体系；

S.Darken
1953年出版《金属物理化学》，较系统地论述了“ 冶金动力学及热力学”问题。
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国内的著名学者

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学习的内容与方法
研究冶金反应：
1、在给定的条件下 ——反应的可能性、方向、限度。 ……冶金反应的热力学规律 2、冶金反应的机理、速度、进程 ——创造条件控制反应的进行 ……动力学规律
铸造合金熔炼主要涉及的熔体： 熔配合金、炉渣或熔剂
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冶金物理化学的发展历程
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绪 论
获得具有一定性能，质量优良的铸件，或原材料，须 提高熔体的冶金质量：
1、准确的合金成份； 2、减少非金属夹杂物、气体； 3、足够的过热温度。
铸造合金熔炼是熔配、废料重熔过程：
改变金属料的物态， 发生复杂的冶金反应（物理化学现象）
参加反应的物质：
金属、燃料、熔剂、精炼剂、变质剂、炉气、炉渣、炉衬…… （炉衬中有SiO2）。4 2018/10/10
国外
1920~1932年，黑色冶金中引入物理化学理论； 1920年，P.Oberhoffer（奥伯霍夫）首次发表钢液中 Mn-O平衡问题的论文； 1925 年， Farady Society （法拉第学会）在英国伦 敦召开炼钢物理化学学术年会。

1926年，C.H.Herty（赫蒂）在美国发表《平炉炼钢 过程中C、S、Mn等元素变化规律》论文，且专门领 导建立一个研究平炉冶炼过程问题的小组。

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周国治（1937~），广东潮阳人，中国科学院院士，北京
科技大学教授。 用Gibbs-Duhem方程计算熔体热力学性质。
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第一章 活度及氧位图
§1 活度
理想溶液：组元蒸气压与其浓度的关系。 ——遵守拉乌尔定律
P
P
R
αχ
Hale Waihona Puke 常数摩尔浓度稀溶液：溶剂遵守拉乌尔定律，溶质遵守亨利定律。
教授。德国德累斯顿工科大学工学博士,《冶金过程热力学》、 《活度在冶金中的应用》。 在冶金热力学理论及其应用中获得多项重大成果。运用活度理 论为红土矿脱铬、金川矿提镍等反应中金属的提取和分离工艺 奠定了理论基础。
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邹元爔（1915~1987），浙江省平湖市人，中国科学院学部
委员，中科院上海冶金研究所。发表一系列熔体活度测定方法 论文，如测定Cao-SiO2-Al2O3渣系的活度。 我国冶金物理化学活度理论研究的先驱，将冶金物理化学对象 从钢铁冶金、有色冶金延伸到高纯金属和半导体材料冶金。
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陈新民（1912~1992），河北保定人，中国科学院学部委

李公达(1905~1971)，湖北人，南开大学毕业。1931年进入
美国密歇根大学研究院，师从美国著名学者 J.Chipman 教授， 获冶金工程博士学位。 1937年发表《H2-H2S混合气体与Fe中S的平衡》，论述了铁液 中S的行为。
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魏寿昆（1907~)，天津人，中国科学院院士，北京科技大学
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考核方式：出勤率 作业 期末考试成绩
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目
绪论 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章
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录
活度及氧位图 熔渣、熔剂性质 合金元素的氧化还原反应 合金熔体内杂质的去除 合金熔体的细化处理 合金熔体的变质处理 典型合金的熔炼工艺方法
4.金属熔体内组元之间的反应
Si 2FeO 2Fel SiO 2 2Al 3Cu 2 O 2Al2 O 3 s 6Cu l
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本课程是研究冶金反应规律的科学 ——冶金熔炼的原理 参考书：
※《铸造合金熔炼原理》 重庆大学 董若璟 《钢铁冶金原理》 《铸造合金原理及熔炼》 《冶金过程热力学》 《有色金属熔池熔炼》 《金属材料冶炼工艺学》
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1932年，德国R.Schenk发表专著：钢铁冶金物理化 学导论
（Physical Chemistry of Steel Manufacture Processes）

其他：德国的Korber和Olsen等。 冶金物理化学体系 ：1932－1958 创立
J. Chipman （启普曼）, 逸度和活度理论
反应类型
1.金属相与气相反应 2Fe O 2 2FeO
C O2 2CO
2.金属燃料与固相反应 Cs FeO Fel CO Cs Cu 2O 2Cu l CO 3.金属熔体与炉渣、熔剂反应
2Fe2 P 5FeO 3CaO 3CaO P2O5 9Fel CaO FeS CaS FeO


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1926年毕业于加里福尼亚大学，物理学博士； 1932年发表H2O，CO2，CO，CH4的自由能及在冶金学上的意 义（密西根大学，研究工程师）； 1937年任麻省理工学院教师； 1942年出版《1600℃化学》一书； 1948年发表《金属溶液的活度》论文，奠定了活度基础； 1951年出版《碱性平炉炼钢》一书。
H
K χ%
常数
浓度
合金熔炼中的合金熔体和熔融炉渣也是溶液，这些实际溶液的热力学规律却 不那么简单。引入活度后，理想溶液和稀溶液的热力学公式就可以适用于实 际溶液，解决实际溶液存在的问题就可以简化。
员。1952年他受命筹建中南矿冶学院，是中国有色金属冶金教 育的开拓者。他对火法冶金、湿法冶金、氯化冶金及熔体热力 学理论有深入的研究。他的“金属—氧系热力学和动力学”、 “高温熔体物理化学性质”的研究成果，为中国有色金属的开 发和综合利用提供了理论依据。 1947 年与 J.Chipman 共同发表《 H2-H2O 混合气体与 Fe 液中 Cr 的平衡》。