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有色金属熔炼与铸锭
杨伏良副教授
材料科学与工程学院
(24 学时)
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有色金属熔炼与铸锭
一、有色金属熔炼的基本原理
二、有色金属铸锭凝固的基本原理
三、铝锂合金熔炼与铸造的特点
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有色金属熔炼与铸锭主要内容
●有色金属在熔炼和铸锭过程中与炉气、炉衬、溶剂、涂料、空气和水蒸气等环境因素相互作用的基本规律。
●熔铸工艺参数对熔体中的气体及夹渣含量和铸锭的凝固过程、结晶组织、溶质再分布及偏析、裂纹等缺陷所产生的影响及变化规律。
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第一讲有色金属熔炼的基本原理
1、氧化的热力学原理
2、氧化的动力学机制
3、影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法
4、金属氧化精炼的原理
5、挥发及挥发损失
6、夹渣和除渣精炼
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金属的氧化特性
固体纯金属或熔融合金与炉气、炉衬和炉渣发生一系列物理化学作用
氧化、挥发和吸气(温度、金属及与之接触的物质)
氧化氧化烧损和非金属氧化物夹渣
合金成分变化的基本原因
对金属熔体进行氧化精炼和真空挥发,有效去除某些有害杂质
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氧化热力学条件及判据
金属氧化的热力学
▲金属氧化的趋势
▲各合金元素的氧化顺序
▲氧化程度
决定因素:金属与氧的亲和力大小,也与合金成分、温度和压力有关
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氧化热力学条件及判据
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氧化热力学条件及判据
金属的氧化趋势可用氧化物生成自由焓变量表示。由于生成自由焓、分解压、生成热和反应的平衡常数相互关联,常用它们的大小来判断金属氧化反应的趋势、方向和限度。
自由焓不仅可以衡量标准状态下金属氧化的趋势,还可以衡量标准状态下氧化物的稳定性。
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从各直线之间的相互位置比较来看,直线的位置越低,ΔG值越负,金属的氧化趋势越大,氧化程度越高,如铝、镁、钙等的氧化。反之,直线位置越高, Δ G值越大,氧化趋势和程度越小,如铜、铅、镍等金属的氧化。
据直线之间的位置关系可以知道元素的氧化顺序。,在熔炼温度范围内,各元素氧化先后的大致顺序是:钙、镁、铝、钛、硅、钒、锰、铬、铁、钴、镍、铅、铜。例如,凡在铜线以下的元素,其对氧的亲和力都大于铜对氧的亲和力,故在熔炼铜时它们会被氧化而进入炉渣。
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