一、考試的范圍及目標
冶金原理是冶金及材料科學的重要基礎理論。以物理化學(包括化學熱力學、化學動力學和結構化學)的基本理論和基本方法為基礎,研究與冶金及材料制備相關體系的物理化學性質以及物質的組成、結構和性質、性能間的關系;研究冶金及材料制備的物理化學原理,以及這些原理在冶金及材料制備過程中的運用。內容涵蓋鋼鐵冶金、有色金屬冶金及材料科學等領域。
要求學生掌握冶金物理化學的基本理論、基本概念。掌握應用這些基本理論分析和解決問題的基本思想和方法。初步具備應用這些基本理論分析、解決實際問題的能力和獲取知識的能力。
二、考試形式與試卷結構
1.答卷方式:閉卷,筆試。
2.試卷分數:滿分為150分。
3.試卷結構及題型比例:
試卷主要分為三大部分,即:基本概念題約40%;基本理論分析題約30%;應用計算題約30%。
三、考試內容要點
課程考試重點在于:
(1) 利用化學熱力學原理研究冶金反應過程的可能性、方向性及反應達到平衡的條件,以及在該條件下反應物能達到的最大產出率,確定控制反應過程的參數。
(2) 利用化學動力學原理及質量、熱量與動量傳輸原理來研究過程的機理和速率,確定反應過程速率的限制環節,從而得出控制或提高反應速率,縮短冶煉時間,增加生產率的途徑。
第1章 冶金熱力學基礎
掌握冶金熱力學的基本概念、基本理論及相關計算。內容包括:
(1)化學反應吉布斯能變化的計算;
(2)氧化物的標準生成吉布斯能—溫度圖(氧位圖、氧勢圖)的概念、作法、及應用;
(3)活度及活度系數;
(4)各種類型溶液的熱力學性質;
(5)溶液組分活度的各種計算方法;
(6)標準溶解吉布斯能的概念及相關計算。
教學內容的重點和難點
(1)氧化物的標準生成吉布斯能—溫度圖概念、作法、及應用;
(2)活度及活度系數的概念、溶液組分活度的各種計算方法;
(3)標準溶解吉布斯能的概念及相關計算。
第2章 冶金動力學基礎
掌握冶金動力學的基本概念、基本理論及相關計算。內容包括:
(1)化學反應的速率;
(2)擴散傳質、對流傳質的速率;
(3)氣相凝固相間氣體吸附反應的動力學;
(4)液—液(氣—液)反應的動力學模型—雙膜理論;
(5)氣—固相反應的動力學模型;
(6)新相核形成的動力學。
教學內容的重點和難點:
(1)氣相凝固相間氣體吸附反應的動力學;
(2)液—液(氣—液)反應的動力學模型—雙膜理論;
(3)氣—固相反應的動力學模型;
(4)新相核形成的動力學。
第3章 金屬熔體
掌握與金屬熔體相關的基本概念、基本理論及相關計算。內容包括:
(1)金屬熔體及合金的結構;
(2)鐵液中元素的溶解及存在的形式;
(3)鐵液中組分活度的相互作用系數的概念及計算;
(4)鐵液中氫和氧的溶解特性;
(5)熔鐵及其合金的主要物理性質。
教學內容的重點和難點:
鐵液中組分活度相互作用系數的概念及計算。
第4章 冶金熔渣
掌握與爐渣相關的基本概念、基本理論、基本計算。內容包括:
(1)二元及三元系相圖基本知識;
(2)主要的三元渣系相圖;
(3)熔渣的結構理論及主要的離子溶液結構模型;
(4)金屬液與熔渣的電化學反應;
(5)熔渣的化學性質及物理性質。
教學內容的重點和難點
(1)三元系相圖基本知識及主要的三元渣系相圖分析;
(2)熔渣的結構理論及主要的離子溶液結構模型與相關計算;
(3)熔渣的主要化學性質及物理性質。
第5章 化合物的形成-分解反應
掌握冶金反應過程動力學的基本理論及相關計算。內容包括:
(1)碳酸鹽的分解反應;
(2)與反應及分解反應的機理;
(3)固體鐵氧化反應的動力學;
(4)固體氧化鐵間接還原反應;
(5)固體在液體中溶解的動力學;
(6)煉鋼過程中錳、硅、磷的氧化反應。
教學內容的重點和難點
(1)碳酸鹽的分解反應;
(2)固體鐵氧化反應的動力學;
(3)固體氧化鐵間接還原反應;
(4)煉鋼過程中錳、硅、磷的氧化反應。
第6章 氧化物還原熔煉反應
掌握與還原熔煉相關的熱力學基本概念、熱力學基本理論及相關計算。內容包括:
(1)化合物的熱分解反應;
(2)燃燒反應、燃燒反應的氣相平衡組成計算;
(3)氧化物的間接還原反應;
(4)氧化物的直接還原反應;
(5)金屬熱還原、熔渣中氧化物的還原;
(6)鐵的滲碳反應與生鐵的含碳量;
(7)高爐煉鐵的脫硫反應。
教學內容的重點和難點
(1)有關熱分解的概念及計算;
(2)氧化物的間接還原反應及直接還原反應;
(3)高爐煉鐵的脫硫反應。
第7章 氧化熔煉反應
掌握氧化熔煉反應的基本概念、基本理論及相關計算。內容包括:
(1)煉鋼熔池中元素氧化的熱力學;
(2)錳及硅的氧化反應;
(3)碳氧化的反應;
(4)煉鋼熔池中元素的選擇性氧化;
(5)脫磷反應、脫硫反應;
(6)鋼液的脫氧及真空處理。
教學內容的重點和難點:
(1)煉鋼熔池中元素氧化的熱力學;
(2)碳氧化的反應;
(3)煉鋼熔池中元素選擇性氧化的概念及計算;
(4)煉鋼過程的脫磷反應及脫硫反應;