利用ZrO2·MgO固体电解质定氧探头测定了实验1kg级铁水喷吹CaO系熔剂同时脱磷脱硫处理过程中反应初始和终了的铁水氧位,并进行了热力学分析。测定的初始氧位范围为Po2=10-8.45~10-9.75Pa(10-13.46~10-14.70atm),比按C/O、Si/O平衡反应计算的氧位提高1~3个数量级,测定的终了氧位范围为Po2=10-7~10-9Pa(10-12~10-14atm),比初始氧位提高1~3个数量级,与热力学计算的最佳氧位值(Po2=10-7.88Pa(10-12.88atm))吻合良好。结果表明,随铁水终了氧位升高,脱磷率增加、终了磷含量下降,脱硫率则稍有降低、终了硫含量稍微升高。此外,还从电化学上对同时脱磷脱硫处理的最佳氧位-电位区域进行了分析,并探讨了铁水罐喷吹脱磷脱硫处理的反应机理

根据炉渣结构的共存理论和CaO-SiO2渣系相图制定了不同温度区间的作用浓度计算模型。在炼钢温度下计算结果表明,考虑2个硅酸盐(CaSiO3和Ca2SiO4)或3个硅酸盐(CaSiO3,Ca2SiO4和Ca3SiO5)的计算模型都是合用的。比较不同计算方案结果证明,用本文回归所得的热力学数据比用文献数据更能符合实际,所以对文献数据应进一步研究。硅酸盐作用浓度的最大值与相图中固液相同成分熔点的位置一致,说明硅酸盐对本渣系的熔点具有极为重要的影响,炉渣总质点数随碱度而变化中出现最小值的原因是炉渣中进行了多个结构质点结合成一个分子的反应

CO-CO2混合气与Fe-Nb-C熔体和NbO2（s）的平衡实验是在Al2O3或ZrO2坩埚中进行的。实验表明,在1073～1273K间的低温下产生碳沉积是不可避免的。熔体上方的气相氧分压用固体电解质电池测定。与熔体中Nb成平衡的氧化物被确定为NbO2（s）。测得1823K时反应[Nb]+O2=NbO2（s）的平衡常数K=6.31×1010,因此,可得反应的标准自由能:ΔG°=-377150（J/mol）求出了碳对Nb和Nb对碳的活度相互作用系数为:${\\rm{e}}\\frac{{\\rm{C}}}{{{\\rm{Nb}}}}$=-0.74;${\\rm{e}}\\frac{{\\rm{C}}}{{{\\rm{Nb}}}}$=-0.092

通过对低碳含铝钢20Mn2精炼过程的取样分析,得出精炼渣的熔化温度偏高,渣中存在大量固相CaO,并导致钢中含有CaO类夹杂物,精炼渣吸附夹杂物能力差.利用Fact Sage热力学计算,从渣的低熔点区域控制和渣-钢反应这两个方面对渣系进行研究与优化.结果表明,CaO/Al2O3质量比在1.5左右添加质量分数为3% CaF2可以有效降低渣的熔化温度,渣的熔化温度随着CaF2含量的升高呈现先降低后升高的趋势,MgO的质量分数控制5%左右低熔点区域面积达到最大.在SiO2质量分数大于30%区域,钢中氧含量大体上随着CaO/Al2O3质量比的增加而降低,在SiO2的质量分数低于30%区域随着CaO含量的升高而降低,钢中酸溶铝含量在SiO2含量高的区域随着Al2O3/SiO2质量比的增加而升高,在SiO2含量低的区域随着CaO/SiO2质量比的增加而增加.根据热力学分析结果得出合理的渣系范围：CaO 50%-60%,Al2O320%-35%,SiO25%-10%,MgO 5%-8%,CaF20-5%.优化渣系的实验结果表明,优化后渣系熔化温度降低,钢中夹杂物数量、面积和平均尺寸均有明显下降

在工业纯铁熔体中加入纳米Al2O3颗粒,熔炼后得到铸锭试样.用扫描电镜(SEM)及能谱(EDS)研究了铸锭金相试样中夹杂物的存在状态及成分.采用非水溶液电解法分离、收集铸锭中的非金属夹杂物,用SEM及EDS分析了夹杂物的形貌、大小和元素组成.结果表明,外加的纳米Al2O3颗粒能够在纯铁熔体中稳定存在,并与杂质元素所生成的夹杂物发生复合,复合夹杂物的尺寸为5~10μm.纳米Al2O3颗粒一般存在于复合夹杂物的内部.未发现纳米Al2O3团聚烧结成大于10μm颗粒的现象.从热力学和颗粒运动行为方面进一步分析了纳米Al2O3在纯铁熔体中的稳定性和团聚烧结成大颗粒的可能性

针对现行鼓风炉挥发(熔炼)-反射炉还原炼锑工艺存在的流程长、能耗高、低浓度SO2烟气污染等问题,提出了一种基于选冶联合过程的锑提取新工艺——硫化锑精矿还原固硫焙烧直产金属锑.分别以ZnO和碳粉作为固硫剂和还原剂实现对硫化锑矿的固硫还原转化,直接产出金属锑,同时生成硫化锌,再分别分离得到金属锑粉和硫化锌精矿.本文采用控制变量法,分别考察了焙烧温度、碳粉粒度、ZnO配入量、焙烧时间对锑生成率和ZnO固硫率的影响.得到最佳条件如下:焙烧温度800℃、碳粉粒度100~150目、ZnO量为固硫所需理论量、焙烧时间2 h,在此条件下,锑生成率为90.4%,ZnO固硫率为94.8%,其中温度和ZnO加入量对焙烧效果有较大影响;同时对反应产物的分析和过程热力学计算表明焙烧过程分两步进行,即首先发生Sb2S3与ZnO的交互固硫反应生成Sb2O3,其后在高于700℃温度下Sb2O3被大量还原成金属锑.在不同品位的锑精矿综合实验中,均获得了90%左右的锑生成率和88%的固硫率,验证了工艺的可行性.新工艺低温低碳、清洁环保,易于开展工业化生产

38CrMoAl高铝钢由于Al含量较高([Al]=0.7%~1.1%,质量分数),在连铸过程中容易导致水口的堵塞,因此需要对钢中Al2O3夹杂物进行形态控制,保证钢水的可浇性.热力学计算和实验研究结果显示:钢中高含量的Al对渣中即使少量的SiO2都具有较强的还原性;不采用传统的精炼喂钙线工艺,而进行转炉出钢过程渣洗操作,能将高熔点的Al2O3转变为低熔点的球状钙铝酸盐夹杂.同时,采用CaO-Al2O3基中间包覆盖剂,以避免钢渣反应导致钢中夹杂物含量增加.工业性试验结果表明,钢水洁净度较高,可浇性好,连续浇注5炉后,水口内壁基本无结瘤现象

超低碳钢是一种重要的汽车用钢材料, 钢中通常添加钛元素, 使其形成析出物, 提高钢材的深冲性.然而钛元素作为一种脱氧能力较强的元素, 进入钢液中通常首先形成氧化物.为了减少含钛氧化物夹杂的生成, 基于\转炉-RH-连铸\的超低碳钢生产流程, 对RH精炼过程进行系统取样, 分析了铝脱氧剂加入后及合金化元素钛加入后的氧、氮气体含量变化及夹杂物特征变化, 并使用FactSage热力学计算软件对Fe-Al-Ti-O夹杂物稳定相图进行计算.研究结果显示, 含钛类氧化物夹杂通常以Al2O3类夹杂物作为形核质点, 对其形成包裹状夹杂物.若避免含Ti夹杂物的生成, 当钢中Ti质量分数为0.1%时, 钢中溶解Al质量分数应在0.01%以上.对含钛氧化物的生成及长大流程进行研究, 通过对Al2O3夹杂物及Ti2O3夹杂物粗化率的计算及附着功的比较可知, Ti2O3夹杂物在1600℃时的熟化生长速率较Al2O3较大且Ti2O3夹杂物与Al2O3夹杂物相比不容易相互碰撞融合并从钢液中去除.若提高精炼过程中的氧化物夹杂物去除率, 应严格控制含钛氧化物类夹杂物的生成

本文根据文献热力学数据,导出了反应;[Mg]%F0+[O]%=MgO(s)的标准自由能变化ΔG°=-505009+145.03T,J.mol-1(1780 ≤ T ≤ 2000°k)进而用热力学分析了GH36合金在含MgO或MgF2渣系中电渣重熔合金中Si、Mn等成分对产生或保持合金中含有 ≥ 0.0020Wt%Mg的不可能性,提出了含Mg的GH36A合金电渣重熔时自耗电极中含有少量Al的必要性。研究了原始Al含量([Al]0)、原始Mg含量([Mg]0)以及熔渣成分对锭中Mg含量[Mg]的影响。当渣池温度为1690±10℃,0.32 ≤ [Al]0 ≤ 0.62Wt%,0.0035 ≤ [Mg]0 ≤ 0.0140Wt%,熔渣成分为0.10 ≤ NMgO ≤ 0.30,0.05 ≤ NAl2O3 ≤ 0.21,NCaO ≤ 0.15范围,建立了GH36A合金电渣重熔控制[Mg]的关系式。研究发现,含有适量的Mg、Al的GH36A合金可大幅度地提高合金在650℃,372.65×106Pa的缺口、光滑持久寿命,消除合金缺口敏感性

3.1 要点扫描 3.1.1 扩散定律 3.1.2 扩散方程的解及应用 3.1.3 扩散的微观机制 3.1.4 扩散热力学及影响扩散的因素 3.1.5 反应扩散 3.2 难点释疑 3.2.1 就菲克第一定律，应当注意哪些问题？ 3.2.2 用球对称稳态扩散分析固态相变过程中球形晶核的生长速率 3.2.3 关于一维无穷长系统扩散问题的讨论。 3.2.4 直接换位机制不是扩散的主要机制。 3.2.5 用扩散的微观机制说明空位浓度和晶体稳定性的联系。 3.2.6 部分离子化合物在不同温度下的扩散机制有所不同。 3.2.7 反应扩散（多相扩散）的相关重点问题讨论。 3.3 解题示范 3.4 习题训练