冶金物理化学教程【2025|PDF下载-Epub版本|mobi电子书|kindle百度云盘下载】

冶金物理化学教程PDF格式电子书版下载

注意：本站所有压缩包均有解压码： 点击下载压缩包解压工具

第一篇　冶金物理化学基础3

第一章　绪论3

1.1　冶金物理化学的研究范围3

1.1.1 冶金过程与冶金过程基础理论3

1.1.2 冶金热力学3

1.2　冶金动力学的研究范围4

1.2.1 冶金动力学4

1.3　冶金动力学与冶金热力学的研究目的4

第二章　冶金过程化学反应的吉布斯自由能△G、△GΘ5

2.1　几个基本公式5

2.1.1　体系中组元i的自由能5

2.1.2　△G与△GΘ——化学反应等温方程式6

2.1.3　Van't Hoff等压方程式7

2.2.1　定积分法8

2.2　用积分法计算△fGΘ及△rGΘ8

2.2.2　不定积分法9

2.2.3 由物质的标准生成吉布斯自由能△fGΘ及标准溶解吉布斯自由能△solGΘ，求化学反应的△rGΘ11

2.2.4　由KΘ求△rGΘ11

2.2.5 由电化学反应的电动势求△rGΘ12

2.2.6 由吉布斯自由能函数求△rGΘ13

2.2.7 由△rGΘ与T的多项式求二项式15

2.3　△GΘ～T图及其应用（Ellingham图）15

2.3.1　Ellingham图的热力学特征15

2.3.2 用△GΘ判断化学反应的方向及其局限性19

2.3.3 Richardson图—po2标尺20

2.3.4　Jeffes图—？标尺22

2.4　△GΘ在冶金中的应用24

2.4.1　高炉内还原反应的热力学分析24

2.4.2 转炉中元素氧化的热力学26

3.1.2 亨利定律28

3.1.1　拉乌尔定律28

3.1.3 拉乌尔定律和亨利定律的比较28

3.1　二元系中组元的活度28

第三章　真实溶液28

3.2　活度标准态与参考态31

3.2.1 活度选取标准态的必要性31

3.2.2　选择活度标准态的条件32

3.2.3　活度的参考态32

3.3　不同标准态活度之间的关系35

3.3.1 活度之间关系35

3.3.2 活度系数之间关系37

3.3.3　γ？的物理意义38

3.4　标准溶解吉布斯自由能△solGΘ39

3.4.1　溶液中的［i］以纯物质i为标准态39

3.4.2　溶液中的［i］的标准态为亨利标准态39

3.4.3　溶液中的［i］标准态为1 ％溶液标准态40

3.5　多元系溶液中活度系数——Wagner模型41

3.6　正规溶液42

3.6.1　混合过程吉布斯自由能变化42

3.6.2 正规溶液的定义与性质43

3.6.3　正规溶液的其他性质44

3.6.4　三元正规溶液的热力学性质45

3.7　冶金炉渣溶液46

3.7.1　熔渣的化学特性46

3.7.2　熔渣的结构理论49

3.7.3　熔渣的等活度线54

3.8.1 二元系组元活度的实验测定56

3.8.2　二元系组元活度系数的计算56

3.8　二元系组元活度系数的实验测定与计算56

第四章　相图61

4.1　二元系相图基本类型61

4.1.1 几个定律61

4.1.2 二元系相图基本类型61

4.2　三元系相图65

4.2.1 三元系浓度三角形的性质65

4.2.2 简单共晶型三元系相图69

4.2.3　具有一个稳定二元化合物的三元系相图71

4.2.4　具有一个二元不稳定化合物的三元系相图72

4.3.1 相区邻接规则76

4.3　相图的基本规则76

4.3.2　相界线构筑规则78

4.3.3 复杂三元系二次体系副分规则78

4.3.4 切线规则81

4.3.5 阿尔克马德规则（罗策印规则）82

4.3.6 零变点判断规则82

4.4　相图正误的判断83

4.4.1 用相律判断83

4.4.2 用相图构造规则判断84

4.4.3 应用热力学数据判断85

第五章　冶金过程动力学基础86

5.1　化学反应动力学基础86

5.1.1 化学动力学几个基本概念87

5.1.2　基元化学反应88

5.1.3　复合反应90

5.1.4 反应速率与温度的关系93

5.2　传递过程基础95

5.2.1　传递过程基本原理96

5.2.2　D为常数时菲克第二定律的特解99

5.2.3　？与浓度有关的非稳态扩散102

5.3　多相反应基本理论105

5.3.1　边界层理论105

5.3.2　双膜传质理论109

5.3.3 溶质渗透理论与表面更新理论110

6.1　气—固反应动力学114

6.1.1 气—固反应机理114

第六章　冶金反应动力学模型114

6.1.2 气—固反应的未反应核模型115

6.1.3 气—固反应应用实例123

6.2　气—液反应动力学126

6.2.1 液相中气泡生成机理126

6.2.2　气泡在液体中的行为130

6.2.3 气泡冶金过程动力学模型135

6.3　液—液反应动力学141

6.3.1 金属液—熔渣反应机理142

1.1　溶液及其热力学量147

第二篇　现代冶金物理化学理论147

第一章　溶液的热力学性质147

1.1.1 偏摩尔量与集合量148

1.1.2　混合偏摩尔自由能与混合自由能148

1.1.3 过剩自由能（或超额自由能）149

1.1.4　偏摩尔自由能的增量149

1.2　溶液偏摩尔量关系式150

1.2.1 吉布斯—杜亥姆方程150

1.2.2　偏摩尔量的求法150

1.2.3　其他的偏摩尔量与摩尔量的关系式151

1.3　各类溶液的热力学特征152

1.3.1　理想溶液152

1.3.2　实际溶液153

1.3.3　稀溶液154

1.3.4　规则溶液156

2.1　混合过程基本方程与拟晶格模型158

2.1.1 几点假设158

第二章　溶液的统计热力学模型158

2.1.2　构型能159

2.1.3 混合过程基本方程160

2.1.4 统计热力学常用的几种排列方式160

2.2　拟晶态模型下的几种溶液的统计模型161

2.2.1　理想溶液161

2.2.2　规则溶液162

2.2.3 稀溶液165

2.3.2 拟化学模型的基本方程166

2.3　溶液的拟化学模型166

2.3.1　基本假设［古根海姆（Guggenheim）］166

第三章 铁液中溶质的相互作用参数171

3.1　相互作用参数171

3.1.1 二元系和三元系活度系数的关系——Chipman定浓度相互作用参数171

3.1.2 瓦格纳一次相互作用参数式与L—E高次相互作用系数172

3.2　相互作用系数的意义174

3.2.1　物理化学意义174

3.2.2　统计热力学意义174

3.3　相互作用系数与原子序数的关系176

3.2.3　相互作用系数的几何意义176

3.4　温度对相互作用参数的影响177

第四章　铁液中溶质的活度系数179

4.1 Darken二次型与规则溶液模型179

4.1.1　铁系二元系的特点179

4.1.2 区域Ⅱ的特点181

4.1.3 Darken二次型183

4.2　三元系lgγi的计算183

4.3 Darken二次型与Wagner方程比较185

第五章　熔渣的热力学模型（Ⅰ）——经典热力学模型188

5.1　离子理论——Masson模型188

5.1.1　基本假设188

5.1.2　热力学模型189

5.1.3 Masson模型的应用192

5.1.4 Masson模型的不足之处192

5.2　共存理论模型192

5.2.1 理论依据192

5.2.2　共存理论模型及应用194

6.1 Flood模型197

6.1.1 发展背景197

第六章　熔渣的热力学模型（Ⅱ）——统计热力学模型197

6.1.2 基本假设198

6.1.3　数学模型198

6.2　柯热乌罗夫（Кожеуров）规则离子溶液模型199

6.2.1　基本假设199

6.2.2 二元氧化物渣系的数学模型200

6.2.4 多元系规则溶液模型201

6.2.3 多元系熔渣数学模型201

6.3 Lumsden规则分子溶液模型203

6.3.1　基本假设203

6.3.2 多元系的规则分子溶液模型203

6.3.3　α′ij的求法203

第七章　多相多元系平衡计算207

7.1　几个基本问题207

7.1.1　独立反应数207

7.1.2　反应进度εj（Extent of Reaction）208

7.2　化学平衡法209

7.2.1　热力学原理209

7.2.2　Newton—Raphson法210

7.3　最小自由能法（White法）212

7.3.1　热力学原理213

7.3.2 Lagrange待定乘子法213

7.3.3 RAND法215

8.2　反应的活化能与反应热的关系217

8.1　反应速度常数与平衡常数的关系217

第八章　冶金反应动力学的基本问题217

8.3　稳态与准稳态近似原理219

8.3.1　问题的提出219

8.3.2 曲线B的形状与速率常数的关系221

8.3.3　稳态和准稳态222

8.3.4　稳态和准稳态的应用222

8.4　耦合反应与局部平衡223

8.4.1　耦合反应223

8.4.2　局部平衡—Turkdogan实验224

9.1　问题的提出225

第九章　液—液相反应动力学225

9.2　瞬态限制性环节的确定226

9.2.1 问题的提出226

9.2.2　各扩散环节的最大扩散速率226

9.3　一段时间内的限制性环节的确定——氧化锰被硅还原过程229

9.3.1 反应机理与限制环节确定方法229

9.3.2　理论模型230

1.1　化合物分解237

1.1.1 分解压237

第三篇　冶金物理化学的应用237

第一章　冶金过程气体与凝聚相间的反应237

1.1.2 分解反应的优势区图（Predominance area diagram）241

1.1.3 化合物的开始分解温度与沸腾温度242

1.1.4　氧化物分解原则243

1.2　固体氧化物的间接还原244

1.2.1 固体还原剂对氧化物还原的热力学原理244

1.2.2 气体（CO,H2）还原剂对氧化物还原的热力学246

1.2.3 CO还原氧化铁的平衡图（叉子曲线）248

1.2.4 H2还原氧化铁的平衡248

1.2.5 固体氧化物间接还原动力学——氧化铁还原的一界面模型249

1.3　固体氧化物直接还原252

1.3.1 直接还原热力学252

1.3.2 直接还原反应的机理253

1.3.3 C的气化反应254

1.3.4　直接还原反应的平衡图（％CO）—T254

1.3.5 氧化铁直接还原平衡图256

第二章　气体与金属熔体、熔渣反应258

2.1　气体在金属中溶解热力学258

2.2　气体在熔渣中的溶解261

第三章　金属液与熔渣间的氧化—还原反应265

3.1　熔渣内氧化物的还原热力学265

3.2　钢液中元素氧化精炼的热力学及动力学原理267

3.2.1 直接氧化和间接氧化267

3.2.3　元素氧化过程动力学270

3.2.2　元素氧化的热力学条件270

3.3　碳的氧化反应274

3.3.1　碳的氧化反应热力学274

3.3.2　碳氧反应热效应275

3.4　Cr,V,Nb,W的氧化277

3.5　炼钢过程脱磷原理279

3.6　炼钢过程脱硫热力学283

3.7　脱氧286

3.7.1　脱氧方法及脱氧产物287

3.7.2　脱氧剂用量计算290

3.7.3　钢液的碱土金属处理及真空处理292

3.7.4　脱氧时钢液中氧的极低值295

第四章　应用实例298

4.1　奥氏体不锈钢冶炼过程热力学分析298

4.1.1 奥氏体不锈钢冶炼发展的三个阶段298

4.1.2　不锈钢冶炼过程热力学299

4.1.3　各种新的不锈钢冶炼工艺简介301

4.2　铁水同时脱S脱P的物理化学模型302

1.1.1 重点掌握体系中组元i的自由能表述方法（包括理想气体、液体、固体）311

1.1　冶金热力学基础311

第四篇　冶金物理化学学习指导及习题精选311

第一章　冶金热力学基础辅导及练习题311

1.1.2　重点掌握化学反应等温方程式312

1.1.3　重点掌握Van't Hoff等压方程式312

1.1.4 掌握用定积分法和不定积分计算△fGΘ及△rGΘ313

1.1.5　掌握由物质的标准生成吉布斯自由能△fGΘ及标准溶解吉布斯自由能△solGΘ，求化学反应的△rGΘ313

1.1.6　掌握由吉布斯自由能函数求△rGΘ313

1.1.8 重点掌握Ellingham图的热力学特征314

1.2　例题314

1.1.7　掌握由△rGΘ与T的多项式求二项式314

1.3　习题315

第二章　冶金熔体及冶金热力学应用320

2.1　概述320

2.1.1　金属熔体320

2.1.2　炉渣熔体326

2.2　例题327

2.3　习题329

3.1　相图总结342

第三章　相图342

3.2　习题344

第四章　冶金过程动力学347

4.1　概述347

4.1.1 化学反应动力学基础的知识点347

4.1.2　传递过程351

4.1.3 冶金动力学过程多相反应基本理论354

4.1.4　几种典型的冶金动力学模型357

4.2　习题365

附录373

附录1 1995年北京科技大学冶金系94级硕士研究生冶金物理化学期末考试试题373

附录2　北京科技大学2003年硕士研究生入学考试冶金物理化学试题374

附录3　北京科技大学2004年博士学位研究生入学试题376

附录4　北京科技大学2004年冶金学院硕士研究生冶金物理化学期末考试题377

附录5　北京科技大学2005年硕士学位研究生入学试题378

参考文献382