四川大学材料科学与工程基础双语ppt课件.ppt

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1、第5章（自学）SichuanUniversityFundamentalsofMaterialsScienceandEngineering材料科学与工程基础本章主要对金属材料（Metals）、无机非金属材（InorganicNonmetallic）、高分子材料（Polymer）的制备原理及方法，成型加工性作主要阐述。第五章材料的制备与成型加工（FabricationandProcessingofMaterials）5-1材料制备原理及方法5-2材料的成型加工性第五章内容目录5-1材料制备原理及方法金属材料的制备主要介

2、绍铁的制备、钢的制备、非铁合金（铜的制备、铝的制备）的制备5-1-1金属材料的制备磁铁矿(Fe3O4)、赤铁矿(Fe2O3)、褐铁矿(FeCO3)、菱铁矿(Fe2O3·mH2O)①还原焦碳（C）或CO还原剂生铁Fe（C%>2.11%）②造渣熔剂石灰石(CaCO3)锰矿石(脱O、脱S)目的有害杂质入渣除去有益元素进入铁水铁的制备①还原反应CO间接还原铁的制备原理FeO+C=Fe+CO直接还原高炉下部高温区进行造渣反应造渣就是加入一定量的熔剂与矿石中脉石和焦炭中灰分作用，生成一种多氧化物的熔体。造渣过程是一个复杂的化学

3、反应过程，应根据矿石成分和冶炼要求，控制熔剂数量和熔炼过程，促使需要的元素进入铁水，让有害杂质进入渣中而除去。炉渣的成分是CaO、Al2O3、SiO2、和MgO。高炉炉渣可以用作水泥原料和建筑材料，但炉渣的形成过程对提高高炉冶炼技术经济指标有很重要意义。高炉内型构造铁的制备过程在高炉中进行高炉炼铁生产高炉炼铁生产主要由高炉开炉，炉内操作和炉前操作等生产过程组成。钢的制备钢的制备基本原理：所谓钢的制备实际上是钢的冶炼或炼钢。炼钢就是通过冶炼降低生铁中的碳和去除有害的杂质，再根据对钢的成分和性能要求添加适量的合金元素，

4、炼出具有较高强度和塑性韧性或具有持殊性能的钢。整个炼钢过程是氧化和还原过程，关键是清除钢水中杂质，其中最主要的因素是造渣和除渣。炼钢过程：铁水、生铁块、废钢、铁合金C%>2.11%、Si、Mn、S、P杂质含量较高①杂质氧化氧化剂（O2、FeO）②脱氧（还原）脱氧剂(硅、锰、铝及铁合金)③造渣熔剂（石灰、萤石、白云石）钢：C%<2.11%，含少量Si、Mn、S、P炼钢反应原理：杂质氧化2Fe+O2—→2FeOSi+2FeO—→SiO2+2FeMn+FeO—→MnO+FeC+FeO—→Fe+CO↑2P+5FeO—→P2

5、O5+5Fe脱氧(还原)2FeO+Si—→SiO2+FeFeO+Mn—→MnO+Fe3FeO+Al—→Al2O3+3Fe造渣除渣：与炼铁类似氧化后钢液中存在较多FeO，必须除去钢的制备方法钢的制备方法有纯氧顶吹转炉炼钢，平炉炼钢和电炉炼钢，这里主要介绍纯氧顶吹转炉炼钢（LD法）。氧气转炉炼钢原料氧气转炉炼钢原料有金属料(铁水、生铁块、废钢、铁合金)；造渣材料(石灰、萤石和白云石)；氧化剂(氧气、铁矿石和氧化铁皮)；冷却剂(皮钢、铁矿石、氧化铁皮)；脱氧剂(硅、锰、馅及铁合金)。氧气顶吹转炉炼钢纯氧顶吹转炉炼钢生产工

6、艺：倾倒兑铁水，加废钢→直立加渣料→准备吹炼→吹炼→停吹→一倾倒炉渣→直立加二批渣料→继续吹炼→倾倒取样→脱氧出钢→浇注制备原理火法炼钢法在高温下使铜矿石或含铜原料(精矿、焙烧或烧结块)先熔炼成冰铜，再将其吹成粗铜。湿法冶铜法用溶剂浸泡铜矿石，使铜从矿石中浸出，再从浸出溶液中将金属铜析出。非铁合金的制备①铜的制备湿法炼铜的溶液由金属溶质和只能溶解金属而不溶解脉石的溶剂组成。常用的溶剂有稀硫酸、硫酸铁溶液及碳酸铵溶液等。对于含酸性脉石的矿石，使用硫酸或硫酸铁溶液，而含有碱性脉石的矿石，宜用碳酸铵溶液。硫化铜、氧化铜矿

7、熔炼Fe等杂质随熔渣除去冰铜(Cu2S)x·(FeS)y吹炼Cu2S+3/2O2—→Cu2O+SO2Cu2O+FeS—→Cu2S+FeO2Cu2O+Cu2S—→6Cu+SO2粗铜（Cu%=98.5~99.5%）含少量金、银、铋、锡、铅、硒、碲、溶解气体火法炼铜法火法精炼或电解精炼目的：①去除杂质②提取贵金属纯铜金属铜的制备方法Al2O3的制备①湿碱法：铝矿石+NaOH溶液2NaAlO2水溶液Al(OH)3稀释、过滤、结晶加Al(OH)3晶核950~1000℃煅烧Al2O3②干碱法：铝矿石+CaCO3+Na2CO31

8、100℃烧结烧结块加水稀释沉淀杂质NaAlO2水溶液通入CO2Al(OH)3950~1000℃煅烧Al2O3Al2O3自焙电解900℃电解Al3++3e→Al阴极、铝纯度达99.7%2AlO33-–6e→Al2O3+3/2O2阳极铝的制备传统上无机非金属材料（inorganicnonmetallicmaterials）主要包括陶瓷(ceramics)、玻璃(