材料工程与基础复习资料分析.docx

材料工程与基础 材料的熔炼 炼铁：主要是还原过程 使铁从铁的氧化物中还原，并与脉石分离。 炼钢：主要是氧化过程 将生铁的碳、硅、锰氧化，炼到规定范围内，将 有害元素硫、磷含量降到规格范围之下。（对生铁的一种精炼过程） 2.铁矿物的特性：自然界含铁矿物一般认为有四类 赤铁矿------------------质松易还原 磁铁矿------------------有磁性，质硬较难还原 褐铁矿------------------较易还原 菱铁矿------------------较易还原 3.燃料的作用：a.作为高炉热量主要来源,提供热量 b. 提供还原剂C、CO c. 料柱骨架，保证透气性、透氧性 4.焦炭是高炉炼铁的必要燃料，不可缺少。但在还原铁和熔融铁中多用烟煤或天燃气做还原剂。 5.炼钢过程的脱氧方式与特点(简答题）：(1) 沉淀脱氧：脱氧剂直接加入钢液中，并直接 与钢液中 的FeO反应脱氧。优点速度快，缺点脱氧产物MnO、SiO2、Al2O3可留在钢液中。(2) 扩散脱氧：利用加在炉渣中的脱氧剂与FeO反应，减少炉渣中的FeO含量，使钢液中FeO向渣中扩散，间接脱氧。优点钢液干净除氧彻底，缺点是速度慢。可以采用两者结合的方法，用锰铁沉淀预脱氧，再用碳粉和硅铁扩散脱氧，最后用铝沉淀脱氧。即保证质量又缩短时间。 6.铸造技术的特点特性：(1)钢铁的连续铸造：钢水连续浇入水冷的结晶槽中，并沿着结晶器周边迅速形成凝固层，用机械的方法从结晶器下方拉出。利用凝固壳层的强度维持钢锭的外部形态，进而通过向钢锭表面喷水进行二次冷却，使钢锭在铸型外完成凝固过程。不需要容器。 (2) O.C.C.连铸技术：通过加热铸型和对固相的强制冷却，维持很强的轴向导热，并保证固液界面凸向液相，这一凝固界面有利于获得定向或单晶凝固组织。与传统连续铸造工艺的区别，铸型是加热的，而不是冷却的，所以铸型不起结晶器的作用，相反铸型温度高于合金液的温度，凝固过程的热量是通过固相导出的。 (3)钢锭的液芯轧制：轧制过程在钢锭凝固尚未完全结束，芯部仍处于液态的条件下进行的。液态轧制技术可大幅度节约能源，并且显著提高钢锭的质量，抑制柱状晶的生长，从而有利于获得细等轴晶；缩松、缩孔和一些裂纹也能在高温轧制过程中焊合，抑制宏观偏析。 (4)薄板连铸连轧技术：直接用冷却的轧棍代替结晶器，液态合金在轧制压力下进行凝固。凝固在有塑性变形的条件下快速发生，有利于晶粒细化，并能更有效的防止偏析，缩松，缩孔等凝固缺陷。 7.铝铁矿提取氧化铝的方式：(1)拜耳法（湿碱法）生产氧化铝，Na2O·Al2O3·2SiO2·2H2O进入赤泥，造成苛性钠、氧化铝损失，这种损失与SiO2因此，拜耳法仅适宜处理含SiO2较少(5～8%以下)、铝硅比大于7的铝土矿。 (2)碱石灰烧结法, 对铝硅比4的铝土矿，碱石灰烧结法几乎是唯一得到实际应用的方法。我国铝土矿大多铝硅比不高。 8.炼铜的步骤与目的：火法炼铜的基本流程包括：造锍熔炼、冰铜吹炼、火法精炼或阳极铜电解精炼。 造锍熔炼的目的在于：一、使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜；部分铁以FeS形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成FeO与脉石矿物造渣； 二、使冰铜与炉渣分离。 冰铜吹炼的目的是在一定压力下将空气送到液体冰铜中，利用空气中的氧将冰铜中的铁和硫几乎全部除去：FeS氧化变成FeO与加入的石英熔剂造渣；而Cu2S则部分经过氧化，并与剩下的Cu2S相互反应变成粗铜。 火法精练的目的是除去粗铜中的部分杂质，并为电解精炼提供优质的铜阳极。 电解精炼的目的：提高铜的性能；回收其中有价元素，尤其是贵金属和稀散金属。 9.熔体法晶体生长：必须使体系温度低于平衡温度，所以，过冷是熔体中晶体 　　　生长的必要条件。过冷度是晶体生长的驱动力。一般情况下， 　　　　 过冷度越大，晶体生长越快，过冷度为零时，晶体生长速度为零。 熔体法晶体的生长方法(简答题）：提拉法，坩埚下降法，泡生法，水平区熔法，浮区法。浮区法的技术要点与步骤如下：①将多晶料棒紧靠籽晶；?②射频感应加热，使多晶料棒靠近籽晶一端形成一个熔化区，并使籽晶微熔，熔化区靠表面张力支持而不流淌；③同速向下移动多晶料棒和晶体，相当于熔化区向上移动，单晶逐渐长大而料棒不断缩短，直至多晶料棒板全部转变为晶体。 该方法不用坩埚因此生长温度不受坩埚材料熔点的限制，可用来生产高熔点的晶体，又由于生产环境不易被污染，该方法又常用来生产高纯度的晶体材料。 10.溶液法晶体生长：在一定温度下，只有溶液的浓度大于该温度下的平