有色金属熔炼与铸造01.ppt

有色金属熔炼与铸造01.ppt有色金属熔炼与铸锭
王华
工学院材料系
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、有色金属熔铸技术
有色金属熔炼与铸锭主要内容
●有色金属在熔炼和铸锭形成过程中与炉气、炉衬、溶剂、空气和水蒸气等环境因素相互作用的基本规律。
●有色金属凝固的基本原理,包括液体金属流动和传热、结晶组织、溶质再分布及偏析等基本规律、和常见的铸锭缺陷的产生原因。
第一章金属熔炼特性
金属熔炼的主要目的是为铸锭提供高质量的金属熔体。因此必须研究和确定各种纯金属及其合金熔炼过程共同遵循的规律,为制定合理的熔炼工艺提供理论依据。
本章主要讨论有色金属在熔炼过程中的氧化、吸气、挥发、吸杂等特性,具体分析这些过程的热力学和动力学,以及熔炼过程中金属熔损的具体方法。


金属的挥发性
金属的吸杂性
第一章金属熔炼特性
金属氧化的热力学条件
金属氧化的动力学机制
影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法
金属的氧化性
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。熔炼过程中,金属与氧反应生成金属氧化物造成不可回收的金属损失——熔损。同时,金属氧化物的生成又是导致铸锭产生杂质的主要原因。
炉渣
杂质
O2
金属的氧化
金属氧化的热力学趋势问题
▲金属氧化的趋势
▲各合金元素的氧化顺序
▲氧化程度
Ca>Mg>Al>Ti>Mn>Zn>Fe>Cu
△G=G产-G反
若△G<0,即G产<G反,则反应按方程式所给定的方向自动进行;
若△G>0,即G产> G反,则反应将逆向自动进行;
若△G=0,即G产= G反,则反应已经达到平衡状态;
氧化热力学条件及判据
判定依据:反应前后自由能变化
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
在标准状态下,金属与一摩尔氧作用生成金属氧化物的自由焓变量称为氧化物的标准生成自由焓变量:
ΔG是衡量标准状态下金属氧化趋势的判据,某一金属氧化物的ΔG值越小(越负),则该元素与氧的亲和力越大,氧化反应的趋势亦越大,氧化物就越稳定。
氧化热力学条件及判据
举例说明
温度在1000K时:
比较两式,氧化铝的生成自由能具有较大的负值,因此它的稳定性比氧化亚铜大,将两式相减得到:
即:Cu2O能够被Al还原。
氧化热力学条件及判据
ΔG还是衡量标准状态下氧化物稳定性的一种判据,某一金属氧化物的ΔG值越小(越负),则该元素可还原ΔG值较大的氧化物。