冶金物理化学课程教学大纲

1、冶金物理化学课程教学大纲课程名称：冶金物理化学英文名称：Physical Chemistry of Metallurgical Processes课程编号：x3010761学 时 数：80其中实验学时数：0 课外学时数：0学 分 数：5.0适用专业：材料化学一、课程的性质和任务本课程是材料化学专业的必修课。本课程运用物理化学的基本原理及方法研究和分析冶金及材料制备过程中的基本规律，为改进现有材料制备工艺、冶金工艺过程以及探索新的材料制备方法、冶金新方法、新工艺提供理论依据。开设本课程的目的是使学生掌握冶金及材料制备物理化学的基本原理、方法，并能应用这些理论知识分析、解决生产和实验中的问题，为学

2、生毕业后从事新材料开发、材料制备工艺（尤其是冶金生产工艺）研究奠定基础。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点 （一） 绪论了解冶金生产及材料制备工艺过程概况、本课程的主要内容，结合生产工艺过程了解学习本课程的目的、意义。（二） 冶金热力学基础掌握化学反应标准自由能变化、反应的平衡常数、活度、活度系数、溶液（理想溶液、稀溶液、正规溶液、实际溶液）的热力学关系式，活度的标准态及其相互转换、溶解自由能、Gibbs-Duhem方程、集合公式，理解偏摩尔热力学量、过剩热力学量等概念。重点：化学反应标准自由能变化、反应的平衡常数、活度的计算及应用。难点：活度的标准态及其相互转换。（三） 冶金动力学基础理

3、解分子扩散及对流扩散的基本概念、基本定律、吸附化学反应速度及新相生成热力学，掌握化学反应速度的表示方法、一级、二级化学反应速度方程、反应过程动力学方程的建立、双膜理论、未反应核模型。重点：化学反应速度方程、一级、二级化学反应速度方程的应用、双膜理论、未反应核模型。难点：双膜理论、未反应核模型。（四） 金属熔体了解熔铁及合金的结构、熔铁及合金的物理性质，掌握铁液中元素的溶解及存在形式、铁液中组元的活度相互作用系数及其应用。重点：铁液中组元的活度相互作用系数及其应用。难点：铁液中组元的活度相互作用系数的定义及测量方法。（五） 冶金炉渣了解冶金炉渣的基本组成、炉渣的作用、炉渣的结构理论、炉渣的结构模

4、型、炉渣的化学性质及物理性质，掌握二元系相图、三元系相图的基本知识，能够根据相图分析物相的变化和稳定相存在的条件。重点：二元系相图、三元系相图。难点：炉渣的结构模型。（六） 化合物的稳定性了解金属氧化的动力学，掌握化合物分解、形成的热力学原理、氧势图的绘制原理及应用、固体碳燃烧反应的热力学、燃烧反应体系气相平衡的计算。重点：氧势图及应用。难点：燃烧反应体系气相平衡的计算。（七） 氧化物还原熔炼了解铁液熔融还原反应过程，理解金属热还原反应、熔渣中的氧化物的还原反应及高炉条件下的氧化物还原过程的热力学原理，掌握氧化物还原的热力学原理、直接还原及间接还原、叉子曲线。重点：直接还原及间接还原、叉子曲线

5、。 难点：叉子曲线的绘制。（八） 氧化熔炼了解氧化熔炼过程中铁液中元素的氧化反应及炼钢过程中的脱氧、脱碳、脱硫、脱磷反应，掌握氧化熔炼反应的热力学原理。重点：氧化熔炼反应的热力学原理。难点：氧化熔炼反应过程的热力学分析及应用。（九） 钢液的二次精炼了解钢液精炼的手段及真空处理、吹氩搅拌、夹杂物的变形处理过程，掌握这些处理手段的热力学原理。重点：真空处理、吹氩搅拌、夹杂物的变形处理的热力学原理。难点：夹杂物的变形处理。三、教学方式及学时分配序号主要内容主要教学方 式学时分配辅导答疑比 例一 绪论讲授2二 冶金热力学基础讲授144：1三冶金动力学基础讲授144：1四金属熔体讲授+实验104：1五熔

6、渣讲授+实验104：1六 化合物的稳定性讲授104：1七 氧化物还原熔炼讲授+实验104：1八 氧化熔炼讲授+实验64：1九钢液的二次精炼讲授44：1四、课程其他教学环节要求课堂教学注重理论联系实际，做到基本概念、基本理论讲授清楚、重点突出，针对需掌握的内容布置作业，作业以计算题为主，以加强学生对基本概念、基本理论的理解、掌握及应用。每周安排一次辅导答疑，对于普遍存在的共性问题在课堂教学中集中讲授。教学中尽量介绍本学科领域的国内外研究现状，使学生通过本课程的学习对本学科领域的国内外发展现状有一定的了解，提高学生学习本课程的学习兴趣，并尽可能做到教学与国际接轨。五、本课程与其他课程的联系在学习本

7、课程之前，学生应先修无机化学、物理化学等课程，通过本课程的学习，为材料化学、腐蚀与防护等后续课程的学习奠定基础。六、教学参考书目1 钢铁冶金原理，黄希祜，冶金工业出版社 2002，第三版2 火法冶金过程物理化学，陈新民，冶金工业出版社 1994.6，第二版3 钢铁冶炼，万谷志郎日著、李宏译，冶金工业出版社，20014 Introduction to metallurgical thermodynamics. 4th Edition, David R. Gaskell, Taylor & Francis, 20035 Problems in metallurgical thermodynamics and kinetics, G. S .Upadhyaya, Perg