现代材料制备技术复习题—w讲述.doc

1.火法冶金、湿法冶金和电冶金的主要特点是什么？ A利用高温加热从矿石中提取金属或其化合物的方法称为火法冶金。其技术原理是将矿石或原材料加热到熔点以上，使之熔化为液态，经过与熔剂的冶炼及物理化学反应再冷凝为固体而提取金属原材料，并通过对原料精炼达到提纯及合金化，以制备高质量的锭坯。用火法冶金提取金属，不仅效率高而且成本低，但是污染环境。 B湿法冶金是指利用一些溶剂的化学作用，在水溶液或非水溶液中进行包括氧化、还原、中和、水解和络合等反应，对原料、中间产物或二次再生资源中的金属进行提取和分离的冶金过程。其最大的优点是对环境污染小，并且能处理地品位矿石。 C利用电能从矿石或其他原料中提取、回收或精炼金属的冶金过程称为电冶金。电解冶金具有高的选择性，可获得高纯金属，能回收有用金属，因此可处理地品位矿物及组分复杂的多金属矿，有利于资源的综合利用，而且对环境污染小，生产也较易连续化和自动化。 2.简述火法冶金和湿法冶金的基本工艺过程。 A火法冶金的基本过程：矿石准备（选矿、焙烧、球化或烧结等工序处理）→冶炼（矿石在高温下用气体或固体还原剂还原出金属单体）→精炼（去除杂质元素，提高纯度及合金化） B湿法冶金的基本过程：浸取（选择合适的溶剂溶解金属到溶液)→固/液分离（过滤、洗涤及离心分离）、溶液的富集（化学沉淀、离子沉淀、溶剂萃取和膜分离）和从溶液中提取金属或化合物（电解、化学置换和加压氢还原） 3.电解精炼和电解提取有何不同？ 在电冶金中，应用水溶液电解精炼金属称为电解精炼或可溶阳极电解，采用电解精炼，即以其他方法炼制的粗金属作为阳极进行电解，通过选择性阳极溶解及阴极沉淀，达到分离杂质和提纯金属的目的。而应用水溶液电解从浸取液中提取金属称为电解提取或不溶阳极电解，采用不溶性阳极，使经浸出，净化处理的电解液中的待提取金属离子在阴极还原，制得纯金属。 1.单晶材料制备中提拉法的原理。 （１）要生长的结晶物质材料在坩埚中熔化而不分解，不与周围环境起反应。 （２）籽晶预热后旋转着下降与熔体液面接触，同时旋转籽品，这一方面是为了获得热对称性，另一方面也搅拌了熔体。待籽晶微熔后再缓慢向上提拉。 （３）降低坩埚温度或熔体温度梯度，不断提拉，使籽晶直径变大（即放肩阶段），然后保持合适的温度梯度和提拉速度使晶体直径不变（即等径生长阶段）。 （４）当晶体达到所需长度后，在拉速不变的情况下升高熔体的温度或在温度不变的情况下加快拉速使晶体脱离熔体液面。 （５）对晶体进行退火处理，以提高晶体均匀性和消除可能存在的内部应力（晶体退火的目的也在于此）。 2.单晶材料制备中高温溶液法基本原理。 水中难溶，而且又不适合用熔体法生长晶体的物质，一般采用高温（＞３００℃）溶液法生长其晶体。该类方法十分类似于常温溶液法，主要区别是高温溶液生长温度高，体系中的相关系更复杂。 （1）高温溶液法是结晶物质在高温条件下溶于适当的助熔剂中形成溶液，在其过饱和的情况下生长为单晶的方法。因此，其基本原理与常温溶液法相同。但助熔剂的选择和溶液相关系的确定是高温溶液法晶体生长的先决条件。 （2）高温溶液法中没有一种助熔剂像常温溶液中的水似的，能够溶解多种物质并适合其晶体生长。因此，助熔剂的选择就显得十分重要。 3.单晶材料制备中区域熔化法的原理。 在进行区域熔炼过程中，物质的固相和液相在密度差的驱动下，物质会发生输运。通过在生长界面附近产生一个温度梯度来控制或重新分配存在于原料中的可溶性杂质或相。利用一个或数个熔区在同一方向上重复通过原料烧结以除去有害杂质；利用区域熔炼过程有效地消除分凝效应，也可将所期望的杂质均匀地掺入到晶体中去，并在一定程度上控制和消除位错、包裹体等结构缺陷 1.复合铸造定义和方法。 复合铸造是指将两种或两种以上具有不同性能的金属材料铸造成为一个完整的铸件，使铸件的不同部位具有不同的性能，以满足使用的要求。通常是一种合金具有较高的力学性能，而另一种或几种合金则具有抗磨、耐蚀、耐热等特殊使用性能。 常见方法：镶铸工艺：将一种或两种金属预制成一定形状的镶块，镶铸到另一种金属液体内，得到兼有两种或多种特性的双(多)金属铸件。 目前生产的铸件有：高压阀门、高压柱塞泵等耐磨耐蚀耐热关键性金属零部件、硬质合金导卫板等。 重力复合铸造：将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，采用特定的浇注方式或浇注系统，在重力条件下先后浇入同一铸型内，获得复合铸件的工艺。重力复合铸造生产的铸件有：挖掘机斗齿、双金属锤头保险柜材料等。 离心复合铸造：离心复合铸造是将两种或多种不同成分、性能的铸造合金分别熔化后，先后浇人离心机旋转的模筒内，获得复合铸件的工艺。离心复合铸造生产的铸件有：轧辊辊环，陶瓷内衬复合铸铁等。 新工艺：水平磁场(LMF)制动复合连铸法：水平磁场安装