冶金熔炼原理及工艺,第一章活度及氧位图-修订汇总.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 根据亨利定律 atm 图中d点 使适应亨利定律，用活度a 代替浓度[%Cd] % * 通式： 的物理意义相同，表示有效浓度 f: 表示浓度[%i]的校正系数， 的活度系数 ※f=1 ， f≠1， f：衡量实际溶液偏离稀溶液的程度。 与 * 二、活度的参考态和标准态 以理想溶液为参考 以稀溶液为参考 参考态 确定标准 a=1时, 通式： 当活度系数为1时的状态就是参考态。 活度a=1的状态就是标准态。 * 标准态：纯物质，拉乌尔定律基准。 浓度表示方法 活度 活度系数 实际溶液的三种范围的活度及活度系数 xi → 0 xi → 1 0 xi 1 实际溶液的三种范围的活度及活度系数（一） 标准态：假想纯物质，亨利定律基准。 浓度表示方法 活度 活度系数 实际溶液的三种范围的活度及活度系数 xi → 0 xi → 1 0 xi 1 实际溶液的三种范围的活度及活度系数（二） 实际溶液的三种范围的活度及活度系数（三） 标准态：质量1%溶液，亨利定律基准。 浓度表示方法 活度 活度系数 实际溶液的三种范围的活度及活度系数 xi → 0 xi → 1 0 xi 1 * 参考态 浓度 标准态（a=1） 活度 活度系数 适用对象 理想溶液 稀溶液 摩尔分数 质量分数 纯物质 1%溶液 合金熔体的溶剂，熔渣中的组元 合金熔体的溶质 活度的标准态 活 度 间转换类别 转换系数 转换系数特 性 浓度单位相同，参考态不同，故仅涉及?/f的转变。 浓度单位不相同，参考态亦不同，故涉及到两者均需转换。 参考态相同，故无?/f的转换；但浓度单位不同，故仅涉及到浓度单位的转换。 不同标准态活度转换的关系式及特性 各种标准态之间的关系 * §1.2 熔体中组元的活度 实际合金的熔体、溶渣都不是理想溶液和稀溶液 熔体中有多个组元 对于多元合金，组元溶质的活度系数也受其他溶质组元的影响 例：M-i-j 三元合金系 * ——M-i-j三元系中‘i’元素的活度系数。 引入活度相互作用系数： 的物理意义：在三元系中，当第二元素i的质量分数不变时，每加入质量分数为1%的第三元素j到溶液内，引起第二元素活度系数对数的变化值。 称为活度的相互作用系数。 表示M-i二元系中溶质i的活度系数。 第三元素‘j’的加入影响i的活度系数，‘i’的校正系数。 推导： * 表示M-i二元系中，每加入质量分数为1%的i时，引起它自身活度系数对数的变化值。 类推到N元合金： * 与温度等因素有关的系数 * §1.3 氧位图 ——分析冶金反应热力学简便实用的工具 、氧位的定义 假设 为理想气体，化学位为： —— 的标准化学位，即 atm 时的化学位 在分压为 时，与标准（1atm时）的化学位差 即 的相对化学位——氧位 T 影响 《物理化学》补充： * * 二、具有氧位的物质 一切能与O2平衡的含氧物质都有氧位。 气态氧化物的氧位 由凝聚相 M 与1mol O2生成氧化物， 在一定温度下，反应达到平衡： 与 处于平衡，此时平衡时,O2的分压为 则,其氧位等于RTlnPO2 * 2、凝聚相氧化物的氧位 若M 、MxOy均为凝聚相，则 PO2为氧化物的分解压。 该氧化物的标准生成自由能 即此时，氧化物的氧位等于1mol生成该氧化物的标准自由能变化 若M或MxOy 处于溶液(液相)时，氧位 3、含氧的熔体有氧位 ——为与熔体平衡时，气相中O2的分压 * 三、氧位的意义 利用化学位判断物质转移方向和限度的依据。 “转变”是由高化学位相向低化学位相直到达到平衡的过程。 氧位可以判断氧在含氧各相之间转移（方向、限度）。 若氧化物氧位高于气相氧位，氧化物分解，放出的O2进入气相，气相氧位上升，氧化物和气相处于平衡。 若气相氧位高于熔液的氧位，那么气相中的O2溶解于熔液中，使熔液氧化，熔液氧位上升，直至二者相等，含O2气相与含氧熔液处于平衡。 * 四、氧位图 如图示 氧位图，温度——氧位 图中的线：氧位线 每条氧位线都对应一个冶金反应。 氧位线的类型： 气相氧位线： 如： M、MxOy均为气相 * ②氧化物（气相）氧位线 例： M为纯凝聚相， MxOy为气相。 ※这时的 PO2为氧的分压 * ③氧化物（凝聚相）氧位线 例： 几乎所有氧化物的氧位线均有拐点出现，这是表明发生了相变。