第四章冶金熔体 4.1概介 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 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 冶金熔体的分类——根据组成熔体的主要成分的不同 金属熔体 熔渣 熔盐非金属熔体 →熔锍
第四章 冶金熔体 4.1 概 介 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 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 冶金熔体的分类——根据组成熔体的主要成分的不同 → 金属熔体 → 熔渣 → 熔盐 非金属熔体 → 熔锍
4.2金属熔体 ●金属熔体——一液态的金属和合金 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。 例如,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 ⚫ 金属熔体——液态的金属和合金 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。 例如，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
42.1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152kJmo1,汽化潜热是340.2 KJ mol1 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5~10Jmol-1·K1 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 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 → 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5～10 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%
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 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 平衡位向另一平衡位以跳跃方式移动
→ 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
基本事实l 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8~10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)
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）