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页数:246

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出版时间:2001-8

价格:32.00元

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isbn号码:9787543916197

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冶金工艺基础与应用 书籍简介： 《冶金工艺基础与应用》是一本系统阐述现代冶金工业核心理论、关键技术与实际操作的专业著作。本书旨在为冶金工程、材料科学与工程、化学工程及其相关领域的学生、研究人员以及工业界的工程师提供全面而深入的知识体系。 第一部分：冶金学的基本原理与热力学基础 本部分将读者带入冶金学的科学殿堂，从宏观和微观两个层面揭示金属的形成与转化规律。 第一章：冶金学的范畴与发展脉络 本章首先界定冶金学的研究范围，涵盖从矿石到成品的整个流程，包括采矿、选矿、炼铁、炼钢、有色金属冶炼以及材料的二次加工。随后，追溯冶金技术从古代的火法、湿法到现代电化学、真空冶金的演进历程，强调可持续发展和绿色冶金的时代趋势。 第二章：冶金过程的热力学 深入探讨冶金反应的驱动力。重点解析吉布斯自由能（$Delta G$）在判断反应方向中的作用。详细阐述化学势、活度概念及其在复杂多相平衡体系（如炉渣-金属平衡）中的应用。通过构建相图（如二元、三元系相图），预测合金在不同温度和成分下的组织形态和稳定性。特别关注氧化还原反应的热力学，如金属氧化物的稳定性序列（Ellingham图）及其在选择还原剂和确定炉温控制范围中的指导意义。 第三章：冶金过程的动力学 热力学确定了“可能发生什么”，而动力学则解释了“发生的快慢”。本章聚焦于反应速率的控制因素。涵盖扩散理论，包括菲克定律在固态扩散、气固界面反应中的应用。讨论界面反应动力学、核化与晶粒生长过程，以及搅拌、传质效率对冶金反应速率的提升作用。引入炉内温度场、浓度场分布的数学模型，为优化反应器设计提供理论支撑。 第二部分：黑色金属冶炼——从矿石到钢材 黑色金属工业是现代工业的基石。本部分详尽剖析钢铁生产的核心技术链条。 第四章：铁的制备——高炉炼铁 详细介绍铁矿石的预处理（烧结、球团化）技术，分析其对高炉效率和环境保护的重要性。深入剖析高炉的工作原理，包括原料的布料制度、风口热风的组成与温度控制。重点讲解炉内复杂的物料和能量传递过程，如还原反应的化学步进、炉渣的形成与作用（如脱硫），并讨论现代高炉的节能降耗技术。 第五章：钢的冶炼——转炉与电炉 本章讲解将生铁转化为钢材的关键步骤。详细阐述转炉炼钢（BOF）的吹氧过程，包括碳、硅、磷、硫的氧化机理、终点控制策略以及炉渣碱度对非金属夹杂物去除的影响。对电弧炉炼钢（EAF）的原理、电极控制、炉衬材料选择及其在废钢回收中的核心地位进行阐述。 第六章：钢水的精炼与连铸技术 现代高质量钢材的实现依赖于炉外精炼。本章系统介绍真空处理、炉内气体吹精（Ar、N2）、炉渣精炼（如钙处理）等技术，旨在实现深度脱气、脱硫、脱氧和微合金化。随后，详细介绍连铸工艺——从钢液的中间包到结晶器内坯壳的形成过程，包括电磁制壳技术、保护浇注系统以及二次冷却制度对铸坯内部质量（如中心偏析、裂纹）的控制。 第三部分：有色金属的湿法、火法与电化学冶金 相较于黑色金属，有色金属的冶炼过程更为多样化，常常需要结合湿法、火法和电解等多种手段。 第七章：湿法冶金原理与应用 湿法冶金是处理低品位矿石和回收贵金属的重要途径。本章详细介绍浸出过程的化学原理（如氧化浸出、生物浸出），重点分析影响浸出速率的因素。随后，深入讲解液-液萃取、离子交换、吸附沉淀等分离纯化技术在湿法冶金流程中的应用，以铝、铜、镍、钴的湿法冶炼为例进行剖析。 第八章：火法冶金与冶金炉设计 火法冶金是处理硫化矿和高熔点金属的主要方法。本章解析硫化矿的焙烧、熔炼富集过程（如冰铜的形成）。讨论不同类型冶炼炉的结构与功能，如反射炉、转鼓炉、闪速炉等，分析热效率、烟气处理与物质流动的耦合关系。深入探讨渣型控制在火法冶金中对金属回收率和环境保护的重要性。 第九章：电冶金技术 电化学在金属的最终纯化阶段发挥着决定性作用。本章侧重于金属的电积与电解精炼。详细阐述电解槽的设计、电解质的选择、电流效率的计算与优化。以铜的电解精炼、镁的熔盐电解以及铝的霍尔-埃鲁法为例，分析高能耗冶炼过程的节能潜力与技术改进方向。 第四部分：材料成形与表面工程 冶炼出的金属需要经过塑性加工才能成为具有特定性能的工程材料。 第十章：金属塑性加工基础 本章概述铸造、轧制、锻造、挤压等主要塑性加工工艺的物理机制。讨论变形抗力、流变应力、变形能等关键参数。重点分析加工硬化、回复、再结晶等热机械过程对金属微观组织和宏观性能的影响。 第十一章：粉末冶金与增材制造 介绍粉末冶金技术，包括粉体制备（雾化法、化学法）、成形（压实、注射成形）与烧结过程中的致密度控制和晶界扩散行为。展望金属增材制造（如SLM、EBM）技术，分析其在复杂结构件制备中的优势与挑战，以及激光/电子束与粉末的相互作用机制。 第十二章：金属的腐蚀与防护 金属在服役环境中的稳定性至关重要。本章系统介绍电化学腐蚀的基本理论（如析氢/吸氧反应），分析均匀腐蚀与局部腐蚀（点蚀、应力腐蚀开裂）的机理。详述主要的防护措施，包括阴极保护、牺牲阳极法、缓蚀剂的应用，以及金属表面涂层（如热喷涂、电镀）的制备与失效分析。 本书内容涵盖了从矿物到高性能工程材料的完整冶金链条，强调理论的深度、技术的先进性与工程的实践性相结合，是深入理解现代金属材料制造与应用不可或缺的参考书。

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这本书的**单元操作**部分，展现出一种罕见的工程美学。作者在描述分离过程，比如精馏和萃取时，那种对效率与能耗平衡的精确拿捏，简直像是在演奏一曲复杂的交响乐。我记得关于填料塔和板式塔的比较分析，作者没有简单地给出优劣列表，而是通过引入多个变量的耦合关系图谱，展示了设计人员在实际操作中必须权衡的那些微妙的取舍。文字的组织充满了节奏感，从流体力学基础到具体的塔设备设计参数，层层递进，毫不拖泥带水。阅读时，我脑海中浮现出清晰的工艺流程图，每一步操作的目的性都极其明确，几乎不需要反复回溯查证。对于初入该领域的学生或需要快速梳理知识框架的工程师而言，这本书的结构设计无疑是极具效率和启发性的，它教会的不是如何计算，而是如何“思考”一个化工过程。

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我必须承认，这本书在**材料科学与腐蚀控制**这部分内容的处理上，达到了极高的专业水准。我特别欣赏作者在描述不同合金在极端工况下的性能差异时所采用的那种严谨而审慎的笔调。书中对金属晶格缺陷如何影响材料的机械性能进行了详尽的分析，这对于任何从事工程设计的人来说都是宝贵的财富。我曾经为某个项目的选材问题困扰良久，查阅了许多资料，但都没有这本书中关于钝化膜形成机理的描述来得透彻和令人信服。作者不仅列举了大量的实验数据和历史案例，还巧妙地融入了最新的研究进展，使得全书的知识体系既有深厚的理论基础，又不失时代感。阅读过程中，我忍不住停下来，对照自己工作中的实际案例反复思考，这本书提供的视角和工具，无疑将极大地提升我在实际操作中应对材料失效问题的能力，读起来酣畅淋漓，技术味十足。

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最让我感到惊喜的是，这本书在探讨**过程控制与优化**时，并没有陷入纯粹的数学模型堆砌，而是将其置于实际生产的背景之下，展现出一种务实的智慧。作者对PID控制器的介绍，不仅讲解了比例、积分、微分参数的数学含义，更着重于阐述在面对真实世界中传感器滞后、管线干扰等“脏数据”时，如何进行参数的经验调整和鲁棒性设计。书中关于多变量控制系统解耦策略的讨论，语言简洁而有力，成功地将复杂的矩阵运算转化为直观的工程策略。这种将高阶理论与实际操作紧密结合的叙事方式，让人感到作者对行业有着深厚的切身体会。读完这部分，我感觉自己从一个只会“操作仪器”的人，提升到了一个能够“驾驭系统”的工程师，这本书提供的思维框架，是任何单独的软件手册都无法比拟的，它关乎系统的稳定与长期的经济效益。

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这本书对**反应工程动力学**的阐述，简直是教科书级别的典范，其结构之精妙，逻辑之严密，令人叹为观止。作者没有满足于仅仅罗列那些经典的反应速率方程，而是深入挖掘了活化能和频率因子背后的微观意义，这一点极大地帮助我超越了死记硬背的阶段。我尤其欣赏作者在介绍非均相催化反应时，对扩散限制和表面积效应的综合考量。那些关于雷阿数（Reynolds number）和佩克莱数（Peclet number）在反应器设计中的应用分析，清晰地揭示了从微观反应到宏观工程实践之间的桥梁是如何架设的。读完相关章节，我感觉自己仿佛站在了反应釜的控制室里，能够清晰地“看到”流体在搅拌下的运动轨迹，以及催化剂颗粒表面发生的复杂化学变化。对于希望深入理解反应器放大效应的读者来说，这本书提供了无与伦比的清晰度和洞察力，读完后对“为什么”的理解远超“是什么”。

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这本书真是让人大开眼界，尤其是在那些关于**分子结构与热力学**的章节，作者的讲解深入浅出，仿佛把我带进了一个微观的化学世界。我之前对这些概念总是感到模糊不清，总觉得它们高深莫测，但这本书通过大量的图示和生活化的比喻，将复杂的定律变得直观易懂。特别是关于相平衡的论述，那些精细的P-T图和VLE数据，用一种近乎诗意的方式展现了物质状态变化的内在逻辑。我记得有一处讲解如何通过调整压力和温度来优化反应收率的部分，作者的思路非常清晰，每一步的推导都环环相扣，让人在阅读的过程中，不仅学到了知识，更体会到了一种科学探究的乐趣。阅读这本书就像是进行了一次精密的思维体操，每一个公式的推导都要求你全神贯注，但最终的豁然开朗带来的满足感是无可替代的。它不仅仅是一本教材，更像是一本引导我们理解物质世界运行规律的哲学指南。

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