是技大营 第4章冶金熔体 4.1 概介 42·金属熔体 4.3 熔渣 4.4 冶金熔体的物理化学性质 4.5 熔体的化学性质
1 4.1 • 概介 4.2 • 金属熔体 4.3 • 熔渣 4.4 • 冶金熔体的物理化学性质 4.5 • 熔体的化学性质
◆冶金熔体的 ◆熔体结构与物理 物理化学性 化学性质的关系 质及其应用; 熔体物理化学性 质的控制; 要点 ◆冶金熔体组 ◆建立冶金熔体 元的活度计 相关物理化学 算问题; 性质的量化概 念
2 本章 要点 ◆冶金熔体的 物理化学性 质及其应用； ◆熔体结构与物理 化学性质的关系， 熔体物理化学性 质的控制； ◆建立冶金熔体 相关物理化学 性质的量化概 念； ◆冶金熔体组 元的活度计 算问题；
4.1概介 许多高温冶金过程在很参冶炼过程中, 都是在熔融的反应 产物或中间产品为 介质中进行的 熔融状态物质 如炼钢、铝电 ·—如高炉炼铁、 解、粗铜的火法精 硫化铜精矿的造锍 炼等 熔炼、铅烧结块的 鼓风炉熔炼等
3 许多高温冶金过程 都是在熔融的反应 介质中进行的 • ——如炼钢、铝电 解、粗铜的火法精 炼等 在很多冶炼过程中， 产物或中间产品为 熔融状态物质 • ——如高炉炼铁、 硫化铜精矿的造锍 熔炼、铅烧结块的 鼓风炉熔炼等 4.1概介
冶金熔体 金属熔体 在高温冶 金过程中 熔渣 根据组成熔体 处于熔融〉的主要成分的 状态的反 不同 熔盐非金 应介质或 属熔体 反应产物 ≥熔锍
4 ➢金属熔体 ➢熔渣 ➢熔盐 非金 属熔体 ➢熔锍 冶金熔体 •在高温冶 金过程中 处于熔融 状态的反 应介质或 反应产物 根据组成熔体 的主要成分的 不同
出蠱热大骨, 4.2金属熔体 金属熔体—液态的金属和合金 咏矩爷 ◆金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品,而且也是冶炼 NA 过程中多相反应的直接参加者 炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进行的。 ◆金属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热力学和动力学都 有很重要的影响。 5
5 ◆金属熔体——液态的金属和合金 例如——铁水、钢水、粗铜、铝液等 ◆金属熔体不仅是火法冶金过程的主要产品，而且也是冶炼 过程中多相反应的直接参加者。 炼钢中的许多物理过程和化学反应都是在钢液与熔渣之间进行的。 ◆金属熔体的物理化学性质对冶炼过程的热力学和动力学都 有很重要的影响。 4.2 金属熔体
421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 340.2 kJ mol-1 金属熔化时,熵值的变化也不大,约为5~10 J·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 6
6 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15.2 kJ·mol-1，汽化潜热是 340.2 kJ·mol-1 金属熔化时，熵值的变化也不大，约为5～10 J·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%。 4.2.1 金属熔体的结构 基本事实 I
是技大营 结论: 1、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; 2、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
7 1、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； 2、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。 结论Ⅰ：
是技大营 基本事实 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8~0 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
8 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 1、金属熔体在过热度不高的温度下具有准晶 态的结构; 2、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); 3、在稍远处原子的分布几乎是无序的(远程 序消失)
9 1、金属熔体在过热度不高的温度下具有准晶 态的结构； 2、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）； 3、在稍远处原子的分布几乎是无序的（远程 序消失）。 结论Ⅱ：
是技大营 液态金属结构模型 模型 模型| 接近熔点时,液态金属 液态金属中的原子相当 中部分原子的排列方式与 于紊乱的密集球堆,这 固态金属相似,它们构成 里既没有晶态区,也没 了许多晶态小集团 有能容纳其他原子的空 洞 这些小集团并不稳定, 在紊乱密集的球堆中 随着时间延续,不断分裂 有着被称为“伪晶核 消失,又不断在新的位置 的高致密区。 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 模型Ⅱ突出了液态金属原子 的随机密堆性。 在局部排列的规则性 10
10 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 液态金属结构模型 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