冶金熔体--金属熔体的结构(ppt 55)教学教材.ppt

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1、冶金熔体--金属熔体的结构(ppt55)4.2.1金属熔体的结构基本事实金属的熔化潜热仅为汽化潜热的3%～8%对于纯铁，熔化潜热为15.2kJ·mol-1，汽化潜热是340.2kJ·mol-1→液态金属与固态金属的原子间结合力差别很小金属熔化时，熵值的变化也不大，约为5～10J·mol-1·K-1→熔化时金属中原子分布的无序度改变很小。熔化时大多数金属的体积仅增加2.5%～5%，相当于原子间距增加0.8%～1.6%→在液态和固态下原子分布大体相同，原子间结合力相近。金属液、固态的比热容差别一般在10%以下，而液、气态比热容相差为20%～50%。

2、第四章冶金熔体→金属液、固态中的原子运动状态相近。大多数金属熔化后电阻增加，且具有正电阻温度系数。→液态金属仍具有金属键结合结论I在熔点附近液态金属和固态金属具有相同的结合键和近似的原子间结合力；原子的热运动特性大致相同，原子在大部分时间仍是在其平衡位（结点）附近振动，只有少数原子从一平衡位向另一平衡位以跳跃方式移动。第四章冶金熔体基本事实II液态金属中原子之间的平均间距比固态中原子间距略大，而配位数略小，通常在8～l0范围内→熔化时形成空隙使自由体积略有增加，固体中的远距有序排列在熔融状态下会消失而成为近距有序排列。结论II金属熔体在过热度不

3、高的温度下具有准晶态的结构——→熔体中接近中心原子处原子基本上呈有序的分布，与晶体中的相同（保持了近程序）；→在稍远处原子的分布几乎是无序的（远程序消失）。第四章冶金熔体液态金属结构模型模型I接近熔点时，液态金属中部分原子的排列方式与固态金属相似，它们构成了许多晶态小集团。这些小集团并不稳定，随着时间延续，不断分裂消失，又不断在新的位置形成。这些小集团之间存在着广泛的原子紊乱排列区。模型I突出了液态金属原子存在局部排列的规则性第四章冶金熔体模型II液态金属中的原子相当于紊乱的密集球堆，这里既没有晶态区，也没有能容纳其他原子的空洞。在紊乱密集的球

4、堆中，有着被称为“伪晶核”的高致密区。模型II突出了液态金属原子的随机密堆性。液态金属的结构起伏液态金属中的“晶态小集团”或“伪晶核”都在不停地变化，它们的大小不等，时而产生又时而消失，此起彼伏。结构起伏的尺寸大小与温度有关。温度愈低，结构起伏的尺寸愈大。第四章冶金熔体4.2.2金属熔体的物理化学性质金属熔体的物理化学性质包括密度、黏度、扩散系数、熔点、表面张力、蒸汽压、电阻率等。金属熔体的物理化学性质和其基本结构有关。熔体物理化学性质直接影响到金属和熔渣的分离、化学反应等过程。对熔渣而言，也有对应的物理化学性质，为便于学习，将金属和熔渣的物理

5、化学性质合并在一起介绍，详见4.3。第四章冶金熔体4.3熔渣一、什么是熔渣？主要由冶金原料中的氧化物或冶金过程中生成的氧化物组成的熔体。熔渣是一种非常复杂的多组分体系如CaO、FeO、MnO、MgO、Al2O3、SiO2、P2O5、Fe2O3除氧化物外，炉渣还可能含有少量其它类型的化合物甚至金属如氟化物（如CaF2）、氯化物（如NaCl）、硫化物（如CaS、MnS）、硫酸盐等第四章冶金熔体二、常见冶金炉渣的组成4-1第四章冶金熔体三、熔渣组分的来源矿石或精矿中的脉石如高炉冶炼：Al2O3、CaO、SiO2等为满足冶炼过程需要而加入的熔剂如CaO

6、、SiO2、CaF2等——改善熔渣的物理化学性能冶炼过程中金属或化合物（如硫化物）的氧化产物如炼钢：FeO、Fe2O3、MnO、TiO2、P2O5等造锍熔炼：FeO、Fe3O4等。被熔融金属或熔渣侵蚀和冲刷下来的炉衬材料如碱性炉渣炼钢时，MgO主要来自镁砂炉衬高炉渣和某些有色冶金炉渣的主要氧化物为：CaO、Al2O3、SiO2第四章冶金熔体四、熔渣的主要作用与分类——不同的熔渣所起的作用是不一样的——根据熔渣在冶炼过程中的作用，可将其分成四类：1、冶炼渣（熔炼渣）是在以矿石或精矿为原料、以粗金属或熔锍为冶炼产物的熔炼过程中生成的主要作用——汇集

7、炉料（矿石或精矿、燃料、熔剂等）中的全部脉石成分、灰分以及大部分杂质，从而使其与熔融的主要冶炼产物（金属、熔锍等）分离。例如，高炉炼铁中，铁矿石中的大量脉石成分与燃料（焦炭）中的灰份以及添加的熔剂（石灰石、白云石、硅石等）反应，形成炉渣，从而与金属铁分离。造锍熔炼中，铜、镍的硫化物与炉料中铁的的硫化物熔融在一起，形成熔锍；铁的氧化物则与造渣熔剂SiO2及其他脉石成分形成熔渣。第四章冶金熔体2、精炼渣（氧化渣）是粗金属精炼过程的产物。主要作用——捕集粗金属中杂质元素的氧化产物，使之与主金属分离。例如，在冶炼生铁或废钢时，原料中杂质元素的氧化产物与

8、加入的造渣熔剂融合成CaO和FeO含量较高的炉渣，从而除去钢液中的硫、磷等有害杂质，同时吸收钢液中的非金属夹杂物。第四章冶金熔体3、富集渣是某些熔炼过