材料化学导论

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1、材料化学导论复习提纲第一章1、冶炼过程的定义、实质、步骤？定义：冶炼过程是指高温下元素的分离和浓缩的过程。实质：是从由氧化物、硫化物构成的矿石以及其他精制原料中分离提取某种有用金属，再经过精炼后制成金属的物理化学过程。步骤：⑴把矿石粉碎分离，经过筛选获得含有某种金属的高品位精矿。（选矿过程）；⑵对精矿进行高温物理化学处理，提取某种金属（粗金属）的冶炼过程；⑶去除粗金属中杂质的精炼、提纯过程。2、讲述融化—凝固，离子交换，电解、溶解与析出法精炼工艺的原理。融化—凝固利用的是熔点差；离子交换是利用选择系数差；电解—析出是利用电解电压差；而溶解—析出则是利用

2、溶解度差。3、详细分析区域精炼、挥发精炼的工艺原理。①利用溶液中析出固体的现象，使其中一种成分浓缩、富聚的方法叫做区域精炼。在温度T*下二元系的固相和液相处于平衡时，对于图1—10来说，系统中溶质的浓度CL*的液相和溶质浓度CS*的固相处于平衡共存，由于CL*>CS*，因此浓度为CL*的液相凝固时，在固—液界面析出的浓度为CS*的固体。这说明凝固过程中存在着溶质浓度升高的可能性，从而造成明显的成分不均匀，即偏析。这种不均匀的效应的强弱程度可有下式表示：CS*/CL*=k；式中k叫做偏析系数。如果k》1或者k《1，有可能通过融化或凝固过程去除杂质，从而获

3、得较高纯度的某一物质。利用这一原理的精炼叫做区域精炼。①液相的和气相之间的分配比随着成分的不同而不同，利用这一特性，可有去除杂质，完成精炼。当XBgXBl，则溶体中杂质成分B的浓度降低，而溶体A的纯度增高。前者叫蒸馏精炼，后者称为挥发精炼。1、△G⊙—T图的应用：为何炼钢时，Si先氧化，C后氧化。在使杂质氧化去除而精炼金属不被氧化时为何杂质成分的平衡线必须位于精炼金属平衡线下方，越远越好。①铁溶化熔化后的初始温度约为1300oC,由图可知，在这一温度下SiO2的位置比CO低，因此SiO2比

4、CO稳定，反应初期Si优先氧化。随着Si的氧化，温度不断升高，C的平衡线和Si的平衡线相交后，CO反而更加稳定，这是C才开始氧化。②△G⊙—T图中，要氧化杂质成分而精炼成分不被氧化，则杂质成分的平衡线必须位于精炼金属下方，越低越好，因为越低其还原性就越强，越容易与氧化剂结合。2、自蔓燃定义，能否形成的因素。①定义：自蔓燃合成是利用两种以上物质的生成热，通过连续燃烧放热来合成化合物。②因素：取决于生成热、绝热温度、熔点、原料粉末的性质（尺寸、比热容、热导率等），点火时原料粉末的温度，环境介质（真空、气体、液体、固体）和压力，以及绝热温度下的扩散系数等。3

5、、自蔓燃合成的绝热温度与自蔓燃合成反应焓之间的关系。设Tm为熔点，ΔHm为合成物的熔解焓，为Tm温度下合成物中已熔解部分的比值，则绝热温度和其他几个热力学参数之间的关系有如下三种情况(1)时，TadTm，绝热温度超过熔点后所能达到的温度为1、合金反应的O2平衡分压的计算。纯金属具有优良的导电性，导热性，化学稳定性及美丽的金属光泽等特点，但几乎所有纯金属的强度、硬度、耐磨性等机械性能都比较差。为了弥补纯金属的某些不足，需要进行合金。为了便于讨论，我们先考虑二元合金，且二元合金

6、中只有一种成分被氧化的情况下。例如，含有1%（摩尔分数）的Ni的Au合金在1200K下氧化时，由于Au不发生氧化，因此反应式和式相同，即2Ni+O2=2NiO平衡常数等于kNiO=ａ2NiO/(ａ2Ni*PO2)因为NiO只有一种那个氧化物，所以可以认为ａNiO=1，但是ａNi≠1。假设合金的理想溶液，ａNi=0.01，由于平衡常数只与温度有关，与浓度无关，因而最最终平衡氧势为：PO2=ａ-2Ni*kNiO-1=104exp(△G⊙/RT)[其他化学式也可同理推得，△G⊙的值来源重要][实际上在合金表面形成层状氧化物，界面的氧势会进一步下降。但是，不以

7、层状氧化物而以粒状氧化物的形式存在于合金内部，称为内氧化。]第二章1、金属相变的主要类型，以及金属相变的驱动力。金属相变有两种，一种是在晶格发生相变的同时伴有原子扩散的相变，称为扩散相变；另一种是只发生晶格变化而无原子扩散的相变，称为无扩散相变。金属相变的驱动力是自由能差。2、菲克第一定律是什么?溶质原子的扩散通量J为D为溶质原子的扩散系数，为沿x轴的浓度梯度。[菲克第二定律：该式子为一维扩散方程。]3、金属-氢二元氢化物的主要类型，特点。(1)共价键氢化物特点：挥发性大，熔点低，稳定性差，毒性大，在空气中容易燃烧。(2)离子键氢化物特点：具有明显的极

8、性，高生成热，高熔点，在熔融状态下是导体。(3)金属键氢化物特点：呈现出金属性质如高导热性，高