《冶金物理化学》教学大纲
教学大纲_冶金物理化学
教学大纲_冶金物理化学第一篇：教学大纲_冶金物理化学《冶金物理化学》教学大纲一、课程概要课程编号：020401开课院系：冶金与生态工程学院课程类别：必修课适用专业：冶金工程课内总学时：88（课内64，实验24）课程基础：物理化学，冶金传输原理根据我校的人才培养目标，建设特色突出、国内一流、国际知名的研究型大学，对国家与地方经济，特别是钢铁行业，培育创新、进取、团结、实践能力强的一代新人。
本课程采用多种教学手段和方法，精心设计教学内容，对于来自全国各地的优质学生来源，培养学生掌握运用冶金物化基本理论去解决实际问题的方法和能力，了解该学科的思维方法，培养冶金工程专业的本科生对新工艺、新流程设计能力、实践探索能力、创新意识和创新能力。
本课程的目标是通过学习冶金物理化学的基本理论，为后续的其他专业课程学习打好扎实的理论基础；培养运用冶金的基础理论分析和解决实际问题的能力。
为了达到本课程的预期目的，在课程内容的设置上，注意传统内容与现代内容的结合；课堂教学与实验课教学的呼应，主讲老师的科研成果对教学的促进，将本课程办成具有研究性和前沿性的时代特征的国际一流新的教学平台。
二、教学目的1．本课程是冶金工程专业本课生必修课程，是一门重点介绍冶金物理化学基本概念、基本原理以及在冶金过程中应用的专业基础课。
2．通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学的基本原理。
学会运用这些原理分析和解决生产中出现的新问题；不断地改造旧工艺，创造新工艺，降低生产消耗，提高生产率；不断地向相关学科渗透，扩大冶金物理化学的研究领域。
3.通过本课程的学习，使学生掌握冶金物理化学基本的实验技能，对冶金中的问题，利用冶金物理化学基础和其他专业知识综合的研究方法。
三、基本要求1．课程重点热力学基本定理在冶金中应用及标准吉布斯自由能的计算方法；Elingham图的应用；溶液（包括铁液与渣液的活度与活度系数、Wagner模型、分子理论与离子理论模型、标准溶解自由能等）；扩散与传质的基本理论；三个典型的冶金动力学模型（气固相反应动力学、气液相反应动力学、液液相反应动力学）。
电子行业冶金物理化学电子教案
电子行业冶金物理化学电子教案一、教学目标1.了解电子行业冶金物理化学的基本概念和理论知识。
2.掌握电子行业冶金物理化学的实验操作技能。
3.培养学生的实验观察和数据分析能力。
4.培养学生的团队合作和沟通能力。
二、教学内容1.冶金物理化学概述–冶金物理化学的定义和作用–冶金物理化学的发展历程–冶金物理化学所涉及的主要内容2.金属的结构和性质–金属的晶体结构和晶格参数–金属的晶体缺陷与缺陷扩散–金属的力学性能和热处理技术3.非金属材料的结构和性质–非金属材料的晶体结构和晶格参数–非金属材料的晶体缺陷和相变–非金属材料的力学性能和热处理技术4.电子行业冶金物理化学实验–冶金物理化学实验室的基本设备与安全操作规范–金属结构和性能的实验方法与数据处理–非金属材料结构和性能的实验方法与数据处理三、教学方法1.讲授法：通过教师的讲解，向学生介绍冶金物理化学的基本概念和理论知识。
2.实验操作：组织学生进行冶金物理化学实验，培养学生的实验操作技能。
3.讨论与分析：在实验后，让学生进行实验数据的讨论和分析，培养学生的实验观察和数据分析能力。
4.团队合作：鼓励学生进行小组合作，共同完成实验任务，培养学生的团队合作和沟通能力。
四、教学过程1.课前准备–教师准备好教学所需的实验设备和实验材料。
–学生预习相关教材，了解基本概念和理论知识。
2.讲授冶金物理化学概述–通过教师的讲解，向学生介绍冶金物理化学的基本概念和作用。
–通过案例分析，让学生了解冶金物理化学的实际应用。
3.金属的结构和性质–通过教师的讲解，向学生介绍金属的晶体结构和晶格参数的概念。
–进行实验观察和数据记录，让学生了解金属的晶体缺陷与缺陷扩散的现象。
–进行实验操作和数据处理，让学生掌握金属的力学性能和热处理技术。
4.非金属材料的结构和性质–通过教师的讲解，向学生介绍非金属材料的晶体结构和晶格参数的概念。
–进行实验观察和数据记录，让学生了解非金属材料的晶体缺陷和相变的现象。
冶金物理化学 教学大纲
冶金物理化学教学大纲一．说明1．1本课程的目的和任务本课程为冶金工程专业本科生的必修课。
通过本课程的学习使学生掌握冶金热力学、冶金动力学、冶金电化学、表面和界面化学的基本理论，了解这些基本理论能解决什么问题，以及如何应用这些基本理论解决实际问题；初步掌握用这些基本理论分析和解决实际问题的基本方法；培养学生应用这些基本理论分析解决实际问题的能力和获取知识的能力。
1．2基本要求（1）掌握冶金物理化学的基本理论、基本概念。
（2）掌握应用这些基本理论分析和解决问题的基本思想和方法。
（3）初步具备应用这些基本理论分析、解决实际问题的能力和获取知识的能力。
1．3与相关课程的关系先修课为大学化学，物理化学，冶金和材料制备的认识实习及生产实习，后序课为冶金学，本课程要为冶金学打下扎实的理论基础。
二．内容概要冶金物理化学是冶金及材料科学的重要基础理论。
以物理化学（包括化学热力学、化学动力学和结构化学）的基本理论和基本方法为基础，研究与冶金及材料制备相关体系的物理化学性质以及物质的组成、结构和性质、性能间的关系；研究冶金及材料制备的物理化学原理，以及这些原理在冶金及材料制备过程中的运用。
内容涵盖钢铁冶金、有色金属冶金及材料科学等领域。
三．课程内容1．绪论2．溶液理论2.1引言2.2偏摩尔性质2.3理想溶液与稀溶液2.4真实溶液的处理方法2.5多元系中组元的活度及组元间的相互影响2.6偏摩尔混合性质2.7过剩热力学性质2.8 G—D方程在二元系中的应用2.9 G—D方程在三元系中的应用2.10正规溶液及相关模型2.11其他溶液模型2.12活度的测定与计算（可与3.6合在一起讲）3.Gibbs自由能变化3.1化学反应等温方程式3.2标准Gibbs自由能变化的计算3.3有溶液存在的反应Gibbs自由能计算3.4化学反应等温方程式在冶金及材料制备过程中的应用3.5平衡移动原理在冶金及材料制备过程中的应用3.6标准Gibbs自由能变化的实验测定4、相图4.1二元系相图的基本类型4.2 Fe—O系相图4.3 Fe—C系相图4.4三元系相图的一般原理4.5三元相图的基本类型4.6相图在冶金及材料制备过程中的应用CaO-Al2O3-SiO2相图CaO-FeO n-SiO2相图Cu-Fe-S相图4.7自由能—组成图4.8相图的计算（由热力学数据计算相图）5.熔渣5.1熔渣结构及相关理论模型5.2熔渣的碱度5.3熔渣的氧化能力5.4熔渣氧化物的活度5.5熔渣的去硫去磷能力5.6熔渣的物理化学性质6、熔锍6.1熔锍的组成和性质6.2熔锍理论模型6.3造锍过程的热力学分析6.4熔锍吹炼热力学分析7、电解质水溶液7.1 浸出过程热力学7.1.1电位-pH图7.1.2 非金属-水系电位-pH图7.1.3 络合物-水系的电位-pH图7.1.4 高温水溶液热力学和电位-pH图7.1.5 电位-pH图在湿法冶金中的应用7.2湿法分离提取过程7.2.1 沉淀法与结晶法7.2.2 离子交换法7.2.3 有机溶液萃取法7.3金属的电沉积过程7.3.1 法拉第定律和电流效率7.3.2金属的还原过程7.3.3 金属电沉积过程中的阴极极化和超电势7.3.4 金属阳极和阳极过程7.3.5 金的电解精炼8、熔盐8.1熔盐的基本结构和性质8.2熔盐电解8.3金属在熔盐中的溶解9.冶金动力学9.1多相反应动力学基础9.2多相反应的速率方程9.3气—固相反应动力学9.4气—液相反应动力学9.5液—固相反应动力学9.6熔体凝固过程动力学9.7固—固相反应动力学10.界面化学10.1熔体的表面现象10.2固体的表面特性10.3界面行为10.4界面化学在冶金及材料制备过程中的应用11.冶金及材料制备过程的实例分析11.1 平衡体系热力学分析11.2 碳热还原体系的热力学分析11.3铁液中的碳氧反应11.4钢液脱氧反应11.5选择性氧化及选择性还原11.6金属氧化物的加碳氯化11.7固体金属的氧化四．教材及参考书1.田彦文，翟秀静，刘奎仁. 冶金物理化学简明简程，北京，化学工业出版社，2011.2.梁连科，车荫昌．冶金热力学与动力学，沈阳：东北工学院出版社，19923. D.R.Gaskell．Introduction to Metallurgical Thermodynamics．2nd. Ed. McGRANHILL, 19814.李文超．冶金与材料物理化学．北京：冶金工业出版社，20015.陈新民．火法冶金过程物理化学．北京：冶金工业出版社，19946.魏寿昆．冶金过程热力学．上海：科学技术出版社，19807.王常珍．冶金物理化学研究方法（第三版）．北京：冶金工业出版社，20028.黄希祜．钢铁冶金原理．北京：冶金工业出版社，20029.付崇说．有色冶金原理．北京：冶金工业出版社，199310.周亚栋．无机材料物理化学．武汉：武汉工业大学出版社，199411.莫鼎成．冶金过程动力学．长沙：中南工业大学出版社，198312.蒋汉瀛．冶金电化学．北京：冶金工业出版社，198913.翟玉春，刘喜海，徐家振．现代冶金学．北京：电子工业出版社，200114.朱祖泽，贺家齐．现代铜冶金学．北京：冶金工业出版社，2003。
2、《物理化学》教学大纲(化学专业)
《物理化学》课程教学大纲一、课程基本信息（一）课程中文名称：物理化学（二）课程英文名称：Physical Chemistry（三）课程代码：15030100 15030101（四）课程属性及模块：专业必修课（五）授课学院：理学院（六）开课学院：理学院（七）教材及参考书目教材：《物理化学》（第五版）上册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2005年《物理化学》（第五版）下册，傅献彩，沈文霞等编，高等教育出版社，2006年参考书：《物理化学核心教程》（第二版），沈文霞编，科学出版社，2009年《物理化学》，万洪文，詹正坤主编，高等教育出版社，2009年《物理化学简明教程》（第四版），印永嘉等编，高等教育出版社，2009年《物理化学学习指导》，孙德坤沈文霞等编，高等教育出版社，2009年《物理化学核心教程学习指导》，沈文霞等编，科学出版社，2009年《化学热力学基础》，李大珍编，北京师范大学出版社，1982年《物理化学》，朱文涛编，清华大学出版社，1995年《物理化学教程》（修订版），姚允斌，朱志昂编，湖南科技出版社,1995年（八）课程定位及课程简介《物理化学》是化学及相关学科的理论基础。
是化学、化工、冶金、材料等专业本科生必修的专业主干基础课之一。
它是从化学现象与物理现象的联系入手，借助数学、物理学等基础科学的理论及其提供的实验手段，来探求化学变化中最具普遍性的基本规律的一门学科。
它是先行课程无机化学、分析化学、有机化学普适规律的理论归纳和定量探讨，是后续专业知识深造和科研工作的理论基础，也是连接化学与其它学科的桥梁。
（九）课程设计基本理念依据“以学生为中心”的教育教学理念，本课程的教学目的主要是：（1）使学生在已学过的一些先行课程（无机化学、有机化学、分析化学、高等数学、普通物理学）的基础上，对化学运动作理论和定量探讨。
（2）使学生能系统地掌握物理化学的基本知识和基本原理，加深对自然现象本质的认识；（3）使学生学会物理化学的科学思维方法，培养学生提出问题、研究问题的能力，培养他们获取知识并用来解决实际问题的能力。
冶金物理化学简明教程PPT精品课程课件全册课件汇总
魏寿昆（1907~)，天津人，中国科学院院士。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、等多反应中金属的提取和分离 工艺奠定了理论基础。
2. 冶金物理化学的发展
2.1 国内
2.1 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。
2. 冶金物理化学的发展
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。
1. 本课程作用及主要内容
火法冶金特点：一高三多
1. 本课程作用及主要内容
1.2 作用
将物理化学的基本原理及实验方法应用到冶金过程中， 阐明冶金过程的物理化学规律，为控制和强化冶金过 程提供理论依据。
为去除某些元素保留某些元素而选择合适的冶炼条件 （温度、气氛）。例如炼钢过程。此类问题将由本课 程解决。
1.4.2 冶金动力学
与物理化学的差异： 物化：只是单相中微观的化学反应，也称微观动 力学； 冶金动力学：对多相，还伴有传热、传质现象， 为宏观动力学； 一般说来，由于高温，所以化学反应速度快，多 为扩散为限制行环节； 现状：数据不全，误差大，模型的适用性差。2. 冶金物理化学的发展
主要为第二定律 工具：等温方程式 正向 逆向 平衡 测定 计算（查表）CP→K（0） CP→＝A＋BT 估计值 统计热力学
冶金原理及工艺-教学大纲 2014-修订-1015
《冶金原理及工艺》教学大纲Metallurgical Principles and Processes(学分2 ，学时32 ) 一、课程的性质和任务本课程是材料成型及控制工程专业的主要专业基础课程之一，是学生在《物理化学》课程学习结束以后，进一步学习物理化学的基本理论在金属冶金熔炼过程中的应用，是材料成型及控制工程专业课的基础，在材料成型及控制工程专业整个课程的学习中具有承上启下的作用。
通过对本课程的学习，使学生学习和掌握金属冶金及熔炼技术领域的基本概念、工艺原理和技术方法等，培养学生利用物理化学的基本原理，分析和解决金属冶金过程理论和实际问题的能力，为其它专业课程的学习打下良好基础。
二、课程内容、基本要求和学时分配§1. 绪论、活度及氧位图(2学时) §1.1 热力学基本概念；§1.2化学反应吉布斯自由能的计算；§1.3活度的概念及意义；§1.4氧位图及其意义。
§2. 熔渣、熔剂性质(2学时) §2.1 熔渣结构理论介绍；§2.2熔渣的化学性质（碱度、氧化能力、还原能力）；§2.3熔渣的物理性质（熔化性、粘度、界面性质）；§2.4 合金熔炼过程中的润湿现象。
§3.合金元素的氧化还原反应(4学时) §3.1 形成溶液时氧化物的氧位；§3.2氧化还原的热力学条件；§3.3金属元素在铁熔液中的氧化；§3.4合金元素被Cu2O氧化及被CO2氧化；§3.5合金元素的选择性氧化；§3.6脱碳反应。
§4. 合金熔体内杂质的去除(6学时) §4.1夹杂形成的动力学；§4.2夹杂形成的影响因素；§4.3脱氧反应；§4.4脱磷反应；§4.5脱硫反应；§4.6去气过程。
§5. 典型合金的熔炼工艺方法(12学时) §5.1铁合金熔炼工艺；（4学时）§5.2铝合金熔炼工艺；（3学时）§5.3铜合金熔炼工艺；（3学时）§5.4镁合金熔炼工艺；（1学时）§5.5钛合金熔炼工艺。
冶炼基础知识教学大纲.doc
《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。
冶金物理化学第一章
绪论冶金物理化学是全部冶金过程的理论基础，经历了一个多世纪的不断完善，至今已经发展成为一个相对成熟的学科，成为一个独立的分支学科。
冶金过程与冶金过程基础理论全部冶金过程可以用以下流程图表示冶金过程理论图1 冶金过程基本流程图冶金物理化学可以分为冶金热力学和冶金动力学，最近学科的发展，有人提出，将冶金电化学也划分到冶金物理化学的内容中。
冶金热力学∆）；确定利用化学热力学原理，研究冶金中反应的可能性（反应方向）（理论依据－G∆）；找出控制反应过程的基本参数冶金反应过程的最大产率（反应限度）（理论依据－G∅（T，P，C i）。
冶金热力学的局限性：所确定的冶金过程的条件是必要的，但不是充分的。
应用冶金热力学可以确定冶金体系状态变化前后焓、熵及吉布斯自由能等热力学参数的变化。
如由体系的焓变可以确知氧气转炉炼钢、铜转炉吹炼冰铜是自热过程，无需补充能量，而在铜闪速炉中进行的冰铜熔炼及在镍闪速炉中进行的铜冰镍熔炼是半自热过程。
冶金热力学还应用于确定冶金反应进行的条件和方向。
如冶金热力学表明，要在低于1700o C下吹炼超低碳不锈钢必须采用真空或氩氧混吹。
应用热力学可以确定冶金体系状态变化时，过程进行的限度及与其影响因素的关系。
应用标准平衡常数K 可以计算在一定的热力学条件下（如温度、压力恒定）反应能进行的限度和生成物的理论最高产量。
冶金反应一般都包括一系列基元反应。
通过添加催化剂，可以改变反应的机理，从而改变冶金反应的速率。
从机理和速率的角度来研究冶金反应的规律及其影响因素属于冶金动力学的研究范畴。
冶金动力学利用化学动力学与传输原理，研究冶金过程的机理；确定各基元过程及总过程的速率；找出反应过程的限制环节。
冶金动力学的作用：提供了冶金反应过程研究内容的完备性，提供了反应的充分性条件。
冶金热力学和冶金动力学两者研究内容不同，但它们相辅相成，互相补充。
掌握冶金热力学与动力学对于开发冶金新工艺、新技术及现行工艺过程的优化非常重要。
冶金学课程教学大纲
冶金学课程教学大纲课程编号：110100101课程性质：专业必修课适用专业：冶金工程先修课程：冶金物理化学后续课程：专业课一、教学目的与要求本课程是冶金工程专业学生钢铁冶金、有色冶金方向的重要专业课，为必修课。
通过本课程的学习，使学生了解钢铁及常用有色金属的性质、用途以及冶炼工艺的发展动态；掌握钢铁及常用有色金属的冶炼工艺、原理、主体设备的构造和技术经济指标控制。
二、课程内容及学时分配1.绪论（建议学时数：1学时）目的要求：本部分讲解冶金基本概念，钢铁在国民经济中的地位，现代高炉生产工艺及冶炼过程概述，我国钢铁冶金的发展，国外钢铁生产发展状况和趋势，高炉冶炼产品及主要技术经济指标，炼钢生产的主要技术经济指标。
教学内容：我国及国外钢铁生产发展状况和趋势。
2.炼铁部分（建议学时数：17学时）目的要求：本部分讲解炼铁的基本概念，包括高炉炼铁过程、高炉与高炉附属系统，炼铁产品与技术经济指标；高炉炼铁原料与质量评价指标，烧结与球团生产工艺及设备；高炉冶炼基础理论，高炉内煤气与炉料运动，高炉调剂原理；非高炉炼铁工艺的发展。
让学生掌握炼铁的相关理论与知识。
教学内容：第2章高炉炼铁概述（2学时）2.1高炉炼铁过程2.2高炉与高炉附属系统2.3炼铁产品与技术经济指标第3章高炉炼铁原料（5学时）3.1铁矿石种类3.2矿石质量评价3.3燃料与熔剂3.4烧结矿质量指标与生产3.5烧结矿固结机理3.6球团矿质量指标与生产3.7球团矿生产设备第4章高炉冶炼基础（4学时）4.1高炉内还原反应4.2直接还原度计算及还原动力学4.3渗碳与生铁形成4.4高炉炉渣形成过程4.5炉渣的成分与性质4.6造渣与脱硫第5章高炉调剂原理（4学时）5.1高炉炉缸反应5.2下部调剂原理5.3高炉炉料与煤气运动5.4上部调剂原理第6章非高炉炼铁（2学时）6.1概述6.2直接还原6.3熔融还原2.炼钢部分（建议学时数：31学时）目的要求：本部分讲解炼钢的基本概念，包括炼钢的基本任务、炼钢基础理论，炼钢所使用的原材料。
832冶金物理化学大纲
2020年硕士研究生统一入学考试《冶金物理化学》第一部分考试说明一、考试性质冶金物理化学是（080600）冶金工程硕士研究生入学考试的专业基础课之一。
考试对象为参加（080600）冶金工程2020年全国硕士研究生入学考试的准考学生。
二、考试形式与试卷结构（一）答卷方式：闭卷，笔试（二）答题时间：180分钟（三）考试题型及比例简答题~ 15%分析题~ 30%简述题~ 20%计算题~ 35%（四）参考书目《冶金物理化学》，沈峰满，高等教育出版社，2017年。
第二部分考查要点一．溶液热力学1.理想溶液和稀溶液；2.活度和活度标态；3.多元系中组元的活度交互作用系数；4.偏摩尔溶解自由能；5.过剩热力学性质；6.正规溶液及相关性质应用；二. Gibbs自由能变化1.化学反应等温方程式；2.标准Gibbs自由能变化的计算；3.有溶液存在的反应Gibbs自由能计算；4.化学反应等温方程及平衡移动原理应用；5.标准Gibbs自由能变化的实验测定；三．相图1.相图基本知识2.相律的应用3.三元相图的基本类型4.相图在冶金及材料制备过程中的应用四.熔渣1.熔渣结构及相关理论模型2.熔渣的碱度3.熔渣的氧化能力4.熔渣氧化物的活度5.熔渣的去硫去磷能力6.渣-金反应7.氧势图8.优势区域图9.电位-pH图五.多相反应动力学1.多相反应动力学基础2.气—固反应动力学3..液—固反应动力学4..液—液反应动力学样题：。
《冶金原理Ⅰ》课程简介与教学大纲
《冶金原理Ⅰ》课程简介课程编号：01034001课程名称：冶金原理1/ Metallurgical Principle Ⅰ学分:2.5学时：40（课内实验(践)：6 上机： 0 课外实践：0 ）适用专业：冶金资源建议修读学期：第四学期开课单位：冶金资源系课程负责人：先修课程：物理化学考核方式与成绩评定标准：闭卷考试，考试成绩70%+平时成绩30%教材与主要参考书目：冶金物理化学（董元篪等编）和有色冶金原理（傅崇说编）内容概述：中文：介绍冶金熔体（熔渣、熔盐和金属熔体）的物理化学性质，讲解冶炼过程中(钢铁冶金和有色冶金)反应热力学和动力学，使学生对冶炼过程的物理化学反应有较深刻的理解，能运用该理论分析实际冶炼问题。
英文：Introducing physical and chemical properties of metallurgical melts (slag, molten salt and molten metal)，and explaining (iron and steel metallurgy and non-ferrous metallurgy) thermodynamics and kinetics during smelting, so that students have deep understanding of physical and chemical reactions of and can use it to solve actual problems.《冶金原理Ⅰ》教学大纲一、课程性质、目的与任务二、教学内容及学时分配冶金原理Ⅰ总学时数为40学时，其中理论教学为34学时，实验教学为6学时；课程教学共有4章，（教学基本要求：A-掌握；B-熟悉；C-了解）三、建议实验（上机）项目及学时分配实验课6个课时，了解冶金高温设备和温控单元，理解其中的冶金原理。
四、教学方法与教学手段五、考核方式与成绩评定标准六、教材与主要参考书目1．主要教材：冶金物理化学，董元篪，王海川，合肥工业大学出版社，2011。
3006冶金物理化学考试大纲
《冶金物理化学》课程考试大纲适用专业：冶金工程参考书目：《冶金物理化学例题习题集》张显鹏主编。
《冶金物理化学教程》（第二版），冶金工业出版社，2006年，郭汉杰主编。
《有色冶金原理》傅崇说主编冶金工业出版。
一、考试的方式与题型1、考试方式：闭卷2、题型：名词解释、简答题、状态图分析、状态图的绘制、计算题二、考试的目的和要求目的：巩固学生对冶金基本理论的掌握，训练学生运用冶金理论分析实际问题，解决实际问题的能力。
要求：学生应能熟练掌握有色金属火法冶金、湿法冶金、电化学冶金过程所遵循的具有普遍意义的物理化学规律，能应用物理化学的基本原理讨论、分析各单元冶金过程，为旧工艺的革新、新产品的研制、新工艺的开发提供理论依据。
三、考试内容和要求第一章相图熟练掌握：炉渣的组成、性质及其在冶金中的作用，熔融炉渣的离子理论、结构特点、三元系炉渣的分析。
一般掌握：炉渣的物理化学（熔化温度、粘度、电导、热含量、表面张力等）与其结构组成之间的关系。
了解：炉渣活度的计算第二章化合物的离解——生成反应熟练掌握：化合物离解——生成反应的一般规律，离解压（P B ）、平衡常数（K P ）、反应平衡图的分析。
T G -∆θ图的应用。
一般掌握：铁氧化物的离解生成规律第三章金属氧化物的还原熟练掌握：MeO 被各类还原剂（CO 、H 2、固体碳、金属还原剂）还原的热力学分析及平衡气相组成的计算，铁氧化物的逐级还原规律、锌氧化物的还原计算。
一般掌握：多相反应动力学模型。
金属氧化动力学、碳酸盐离解动力学、氧化物还原动力学。
了解：复杂化合物和溶液中氧化物的还原。
第四章硫化矿的火法冶金熟练掌握：Me―S―O 系状态图的应用、氧化焙烧、硫酸化焙烧条件的计算与确定，造锍熔炼、冰铜吹炼基本理论及主要反应。
一般掌握：MeS 直接氧化生成金属热力学规律、焙烧过程中气相组成的计算、MeS 的着火温度、冰铜成份的选择。
了解：Me―S―O 系状态图，Cu―Fe―S －O 系状态图。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通过教学中采取了以上方法，对解决教学过程中出现的重点和难点，收到了很好的效果。
4．能力培养要求
重点要求学生牢固地掌握冶金物理化学的基本概念和基本原理，独立完成大量习题，能够正确熟练地计算冶金体系中化学反应的吉布斯白由能变化，判断化学反应的方向和限度，分析化学反应的反应机理，独立完成要求的四个实验。以课堂讲授为主，辅以习题课、课堂讨论及答疑，提高作业数量及批改质量，对重点学生加强答疑，在条件成熟时实现多媒体教学。
四、教学内容
模块一 理论课教学 （64学时）
绪论（2学时）
现代冶金过程与冶金物理化学；
冶金热力学与冶金动力学的最新发展；
如何学习冶金物理化学？
（一）冶金热力学部分（32学时）
1． 热力学基本定理及在冶金中的应用（4学时）
1.1 几个基本公式
3）等压方程式与二项式
微分式；由微分式导出积分式；讨论其意义。
第1、2学时
作业1-1 ，1-5
1.2 冶金热力学中标准自由能的计算
1）用积分法计算化学反应的标准自由能变化；（注：讲不定积分法，学生阅读定积分法）；例题：教科书 p22 例1-6
费克第一定律；费克第二定律；费克二定律的特解（扩散偶；几何面源）
第3、4学时
阅读有效碰撞理论及过渡态理论
5.4 相际传质
边界层的概念；边界层理论；传质系数
第5、6学时
1．课程重点
热力学基本定理在冶金中应用及标准吉布斯自由能的计算方法；Elingham图的应用；溶液（包括铁液与渣液的活度与活度系数、Wagner模型、分子理论与离子理论模型、标准溶解自由能等）；扩散与传质的基本理论；三个典型的冶金动力学模型（气固相反应动力学、气液相反应动力学、液液相反应动力学）。
2.3相图的应用
1）高炉渣系CaO-SiO2-Al2O3 分析
2）转炉渣系CaO-SiO2-FeO2 分析
第13、14学时
作业3-4
3．冶金溶液（10学时）
3.1 铁溶液
3.1.1两个基本定律
作业6-1
5.5 多相反应动力学基本模型
双膜理论；溶质渗透理论；表面更新理论；举例6－6
第7、8学时
作业6-3，6-7；思考题：6-5
6．多相反应动力学（22学时）
6.1 气一固反应（8学时）
作业1-6 1-7 1-8
2．热力学参数状态图（10学时）
2.1 Ellingham图
思路：
氧势图的形成原理
---氧势图的热力学特征
---氧势图的应用
具体内容
1）氧势图的形成原理；
2）氧势图的热力学特征；（特殊的线；直线斜率；直线位置）
正规溶液的性质
例题2-6
第19、20学时
作业2-11 2-12； 思考2-8
3.3 冶金炉渣
及动力学参数获取，举例
第15、16学时
作业7-3，7-4 ；思考题：7-2，7-3
4.4 选择性氧化-----奥氏体不锈钢的去碳保铬
1）铬的氧化物；含铬铁水的吹炼；
第29、30学时
阅读： 炉渣脱硫、脱磷的热力学分析（ P127-134）
2）奥氏体不锈钢冶炼发展的三个阶段；奥氏体不锈钢的去碳保铬；理论计算；分析讨论。
第31、32学时
第11、12学时
4）内扩散和界面化学反应混合控速时反应模型
5）一般情况
第13、14学时
作业7-1，7-2；思考题7-1
6.1.3未反应核模型应用
未反应核模型特殊条件下：外扩散、内扩散或界面化学反应控速应用
作业： 3-2
课外阅读：相图的基本规则
6）具有一个稳定二元化合物的三元系
7）具有一个不稳定二元系的三元系：图的特点、分析相图中一个特殊的点M1的冷却过程
第11、12学时
作业：分析M2、M3点的冷却过程
例题2-3，2-4
第17、18学时
作业2-4 2-5 2-7 2-9； 思考2-6
3.2 二元正规溶液
具体内容
混合自由能与过剩自由能；正规溶液的定义；正规溶液的混合函数与过剩函数；
炼钢中元素发热能力的计算
第25、26学时
4.2固体氧化物直接还原
直接还原热力学分析；直接还原机理；直接还原％CO－T平衡图。
第27、28学时
阅读：固体氧化物的间接还原
4.3选择性还原-----从红土矿中提取钴和镍
选择性还原过程热力学；分析讨论。
3.3.3捷姆金完全离子理论
理论模型;例题2-9
3.3.4炉渣的硫容量
硫化物容量;硫酸盐容量;硫容量与碱度
第23、24学时
作业2-16 2-17 2-19
阅读 磷酸盐容量
3.3.1炉渣的性质
碱度（碱度，光学碱度，过剩碱）；氧化还原性
3.3.2分子理论
理论模型;例题 2-8
第21、22学时
作业2-13 2-14 2-15
2．课程难点
活度的概念及活度标准态的选择；不同标准态活度及活度系数之间关系；相图的基本规则（邻接、相界限构筑、二次体系副分、切线、阿尔克马德、零变点）。含有一个不稳定二元化合物的三元系相图的冷却过程分析；气泡在均相与非均相形核、气泡长大与上升过程动力学机理；液液反应动力学的双膜理论的应用；不同控速条件的气固反应动力学的未反应核模型。
3）三元系浓度三角形性质：杠杆规则与重心规则
第7、8学时
作业： 3-1
4）三元系浓度三角形性质：垂线、平行线、等含线、定比例、直线
5）简单共晶型三元系：图的构成、平面投影图、结晶过程（冷却组织及量-杠杆原理应用）、等温线与截面。
第9、10学时
2）由积分法得到的化学反应的标准自由能求化学反应标准自由能与温度的二项式；
3）由标准生成自由能和标准溶解自由能求化学反应的标准自由能（二项式）；
4）由电化学反应的电动势求化学反应的标准自由能变化；
5）由自由能函数求化学反应的标准自由能变化 。
第3、4学时
1）体系中组元i的自由能的描述；理想气体体系中组元i的自由能；液相体系中组元i的自由能；固相体系中组元i的自由能。
2）等温方程式的导出
由单个组元I的自由能推导化学反应的自由能变化；讨论自由能变化的三种形式；重点讨论的形式，得出；自由能变化与标准自由能便哈的关系与联系，二者在热力学中分别承担的角色。
1级可逆反应方程。
5.2 反应速率与温度的关系
阿累尼乌斯公式与活化能；
活化能与热力学函数关系式。
第1、2学时
作业5-1，5-2；思考题：5-1，5-2
阅读：串连反应
5.3 扩散与传质
6.1.1气-固反应特点与反应机理
气固反应特点及处理方法；
6.1.2未反应核模型
1)外扩散为限制环节时反应模型
第9、10学时
2）内扩散为限制环节时反应模型
3）界面化学反应为限制环节时反应模型
3. 解决办法
1）充分发挥优质教师资源，让国内外著名学者周国治院士给全体学生开第一课－绪论，除全面介绍冶金物理化学的发展及如何在冶金中的应用外，重点指导学生如何学习冶金物理化学，学会解决冶金物理化学中难点问题的方法。2）教师通过举例、通俗化、强调、比较等手段使学生真正掌握教学中的重点和难点。教师在讲解重点和难点内容的过程中，要放慢速度，举一反三。3）每章教学内容完成之后，助课老师对内容进行总结，讲解习题中的问题，针对不同章节的内容，讲有代表性的例题。在这些过程中，也把重点和难点内容再一次渗透进去，又一次达到了举一反三的作用；4）针对重点和难点内容，每次课后留一至两道思考题，用“探究性”的学习方式，充分发挥学生的主观能动性，给学生指定不同的参考书中的相关内容，要求学生课外阅读，学生尝试自己解决这些知识点。如对于“活度的概念及活度标准态的选择”问题，要求学生阅读魏寿昆院士编著的“冶金过程热力学”的有关章节，对于“液液反应动力学的双膜理论的应用”，要求学生阅读韩其勇教授编写的“冶金过程动力学”的相关章节等。针对这些问题，也作为作业，要求学生写出评论。
作业4-3 4-4 4-5
阅读：雾化提矾（P122-123）
（二）冶金动力学部分(30学时）
5．冶金反应动力学基础（8学时）
5.1 化学反应速率及反应级数
化学反应进度；
化学反应速率；
化学反应速率方程（n级不可逆反应）；
4．冶金热力学应用（8 学时）
4.1 冶金反应过程最高反应温度及炼钢中元素发热能力的计算
冶金反应过程标准焓的计算
最高反应温度的计算
具体内容
拉乌尔定律；亨利定律；两个定律的联系及区别分析。
3.1.2不同标准态活度及活度系数之间的相互转换
具体内容
三个不同标准态的活度的定义；三个不同标准态的活度之间的关系（3个关系式）；三个不同标准态的活度系数之间的关系（11个关系式）
第15、16学时
作业2-1 2-2 ；思考 2-1 2-2 2-5
3.1.3标准溶解自由能
具体内容
溶解前为纯物质M，溶解在溶液中分别为三个不同标准态时标准溶解自由能；例题 2-2
3.1.4多元系铁溶液??活度相互作用系数
具体内容
瓦格纳模型（一价、二阶作用系数）;相互作用系数的关系（）；
3）氧势图的应用
第5、6学时
作业1-4，1-9，1-10，1-11，1-12
课外阅读：氧气标尺；Jeffes图；溶解在铁溶液中的元素与氧气反应的氧势图
2.2相图分析方法及基本规则
具体内容