材料化学导论重点.docVIP

第一章 1、冶炼过程的定义、实质、步骤？ 定义：高温下元素的分离和浓缩过程。 实质：从由氧化物、硫化物构成的矿石以及其他精制原料中分离提取某种有用金属，再经过精炼后制成金属的物理化学过程。 步骤：(1)把矿石粉碎分离，经过筛选获得含有某种金属的高品位精矿，这一过程称为选矿过程；(2)对精矿进行高温物理化学处理，提取某种金属(粗金属)的冶炼过程； (3)去除粗金属中杂质的精炼、提纯过程。 2、说出熔化-凝固、离子交换、电解溶液与析出法精炼工艺原理？ 熔化-凝固：利用物质的熔点差，通过冷凝或者熔化过程去除杂质，从而获得较高纯度的某一物质。 离子交换：利用物质的选择系数差，通过离子交换过程去除杂质，提取所需的物质。 电解溶解与析出：利用物质的电解电压差，通过电解去除杂质，提取所需的物质。 3、详细分析区域精炼、挥发精炼的工艺原理？ 利用溶液中析出固体的现象，使其中一种成分浓缩、富聚的方法叫做区域精炼。如图： 在温度T*下二元系的固相和液相处于平衡时，系统中溶质浓度CL*的液相和溶质浓度CS*的固相处于平衡且共存。这时由于CL* CS*，因此浓度为CL*的液相凝固时，在固-液界面析出浓度为CS*的固相。这说明凝固过程中存在着溶质浓度升高(或降低)的可能性，从而造成明显的不均匀，即产生偏析。当偏析系数1或者1时，就可以通过熔化或凝固过程去除杂质(精炼)从而获得较高纯度的某一物质。 4、ΔGθ－T图的应用，为何炼钢时，Si先氧化，C后氧化？杂质氧化去除而精炼金属不被氧化时为何杂质成分平衡线必须处于精炼金属下方，而且越远越好？ 铁熔化后的初始温度约为1300℃左右，由图可知，在这一温度下SiO2的位置比CO低，因此SiO2比CO稳定，反应初期Si优先氧化。随着Si的氧化，温度不断升高，C的平衡线和Si的平衡线相交后，CO反而变得稳定，这时才开始被氧化。 利用氧化反应精炼金属时，最理想的结果应该是只把杂质成分氧化掉，而精炼的金属本身不被氧化。为了实现这一设想，杂质成分的平衡线必须位于精炼金属平衡线的下方，并且距离越远越好。如果某种杂质成分的平衡线接近或高于精炼金属的平衡线时，那就很难用氧化法去除这种杂质。 5、自蔓燃合成的绝热温度与自蔓燃合成反应焓之间的关系？ 设Tm为熔点，ΔHm为合成物的熔解焓，为Tm温度下合成物中已熔解部分的比值，则绝热温度和其他几个热力学参数之间的关系有如下三种情况 (1)时，TadTm，生成热不 ； (2)时，Tad=Tm，绝热温度达到熔点； (3)时，TadTm，绝热温度超过熔点后所能达到的温度为 6、合金氧化时O2平衡分压的计算？(P24、P25) 8、自蔓燃定义？能否形成的影响因素？ 自蔓燃合成是利用两种以上物质的生成热，通过连续燃烧放热来合成化合物。 自蔓燃能否形成的影响因素有很多，诸如生成热，绝热温度，熔点，原料粉末的性质(尺寸、比热容、热导率等)，点火时原料粉末的温度，压力介质(真空、气体、液体、固体)和压力，以及绝热温度下的扩散系数等。 第二章 1、在图2－17的PCT曲线基础上画出吸放氢滞后示意图，解释滞后的原因？ 与氢反应生成氢化物后引起体积膨胀导致产生界面位错。为了释放剪切变形应力还将发生位错滑移、孪晶现象或者裂纹(脆性)，由于这些吸放氢产生缺陷以及缺陷的运动不可逆导致PCT曲线吸氢与放氢水平线不同，因此产生滞后现象。 2、金属-氢二元系氢化物主要类型与特点？ (1)共价键氢化物 特点：挥发性大，熔点低，稳定性差，毒性大，在空气中容易燃烧。 (2)离子键氢化物 特点：具有明显的极性，高生成热，高熔点，在熔融状态下是导体。 (3)金属键氢化物 特点：呈现出金属性质，高导热性，高导电性和金属光泽。比金属脆，对称性比原金属差。 3、常见金属间氢化物储氢材料分类？ (1)AB5型合金(LaNi5) (2)AB型合金(TiNi) (3)非晶态合金(Mn-Ni) 4、金属相变主要类型？相变驱动力？ 主要类型：(1)扩散相变；(2)无扩散相变。 相变驱动力：自由能差。 5、菲克第一定律？ 溶质原子的扩散通量J为 D为溶质原子的扩散系数，为沿x轴的浓度梯度。 第三章 1、下图是金属Fe的电位-pH示意图，假设溶液中的Fe2+10-6mol?L-1时，即可认为不发生腐蚀，点A处表示以Fe2+形式存在， 求(a): 线1、2、3、a、b所代表的电化学反应？ (b)：要使点A处的金属不被腐蚀，可以采取哪些措施？ (a)1：Fe2++2e-=Fe 2:Fe2O3+6H++2e-=2Fe2++3H2O 3:Fe3O4+8H++8e-=3Fe+4H2O a:2H++2e-=H2 b:2H2O=O2+4H++4e- (