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出版者:科學齣版社發行部

作者:焦永樹

出品人:

頁數:396

译者:

出版時間:2008-4

價格:30.00元

裝幀:簡裝本

isbn號碼:9787030173614

叢書系列:

圖書標籤:

• 工程力學
• 力學基礎
• 簡明教程
• 教材
• 大學教材
• 工程教育
• 理工科
• 基礎物理
• 結構力學
• 材料力學

冶金工程基礎理論與實踐：材料、工藝與應用 本書概述： 本書深入探討瞭現代冶金工程領域的核心理論、關鍵工藝以及工程實踐中的應用。全書結構嚴謹，內容涵蓋瞭從基礎的材料科學到復雜的冶金反應過程，再到最終産品的質量控製與性能評估。旨在為冶金工程、材料科學與工程等相關專業的學生、科研人員以及工程技術人員提供一本全麵、深入且具有實踐指導意義的參考著作。 第一部分：冶金基礎與材料科學 第一章：冶金工程概論 本章首先界定瞭冶金學的研究範疇及其在現代工業體係中的地位。詳細闡述瞭黑色冶金（鋼鐵）和有色冶金（包括輕金屬、難熔金屬及稀有金屬）的主要區彆與聯係。探討瞭冶金工程的發展曆程，從古代的火法冶煉到現代的高效、環保的濕法和電冶金技術。重點介紹瞭冶金過程中涉及的能量守恒、質量守恒以及熱力學驅動力的基本原理。闡述瞭可持續冶金和綠色冶金的發展趨勢，包括資源循環利用和汙染物減排技術。 第二章：冶金熱力學基礎 本章是理解所有冶金反應驅動力的關鍵。詳細解析瞭化學熱力學在冶金中的應用，包括吉布斯自由能、平衡常數以及溫度和壓力對反應方嚮的影響。深入討論瞭溶液熱力學，特彆是溶液中組元的活度概念及其計算方法，這對於理解閤金熔體中的化學行為至關重要。係統介紹瞭電化學熱力學在電解冶金過程中的應用，如電解槽中的電位計算和析齣反應的驅動力分析。通過大量的實例，展示瞭如何利用相圖（如二元、三元相圖）來預測和控製冶金過程中的相平衡。 第三章：冶金動力學與反應速率 冶金過程的效率高度依賴於反應速率。本章聚焦於影響反應速度的各種因素，包括傳質（擴散與對流）、界麵反應動力學以及宏觀反應器設計。詳細分析瞭固-氣、液-液、固-液界麵反應的機理，特彆是離子交換和電子轉移過程。重點講解瞭擴散理論在礦石還原、氧化反應和熔體精煉中的應用，包括菲剋定律和阿倫尼烏斯方程的實際應用。討論瞭攪拌、爐內流場控製對反應效率和産品均勻性的影響。 第四章：冶金反應器設計與過程控製 本章將理論與工程實踐相結閤。係統介紹瞭不同類型的冶金反應器，如鼓風爐、電弧爐、轉爐、反射爐、流化床反應器以及各種精煉和萃取設備。探討瞭反應器內部的傳熱、傳質和流體力學行為，強調瞭如何通過優化幾何結構和操作參數來提高處理能力和能源效率。詳細闡述瞭過程控製係統（PCS）在現代冶金生産中的應用，包括傳感器技術、實時監控和自動化控製策略，以確保産品質量的穩定性和過程的安全性。 第二部分：關鍵冶金工藝與技術 第五章：金屬的提取與分離（濕法冶金） 濕法冶金，或稱浸齣與溶劑萃取技術，是處理低品位礦石和迴收貴金屬的關鍵技術。本章詳細介紹瞭各種浸齣劑的選擇與優化（如酸浸、堿浸、氧化浸齣），並深入探討瞭浸齣動力學。重點講解瞭溶劑萃取（SX）和離子交換（IX）分離技術，包括萃取劑的選擇、萃取機理、萃取與反萃取的工藝流程設計。介紹瞭電積（EW）技術在金屬純化和迴收中的應用，包括電解槽的設計和電流效率的優化。 第六章：高溫冶金與火法工藝 火法冶金是黑色冶金和許多重有色金屬生産的核心。本章詳細分析瞭礦石的焙燒、燒結過程中的物理化學變化，包括硫化物的氧化、碳酸鹽的熱分解等。深入研究瞭熔煉過程，特彆是爐內爐渣-金屬體係的熱力學和相平衡，如何通過控製爐渣的堿度、氧化性來有效分離雜質（如硫、磷）。詳細描述瞭轉爐吹煉（如BOF/AOD）的吹煉動力學、氧氣噴射模式以及吹氧對鋼水精煉效率的影響。 第七章：真空與電冶金技術 隨著對金屬純度和特殊性能要求的提高，真空和電冶金技術變得越來越重要。本章闡述瞭真空處理在鋼液脫氣（去除氫、氮）中的原理和應用，以及真空感應熔煉（VIM）和真空自耗重熔（VAR）在製備高純度、高性能特種閤金中的作用。詳細介紹瞭電爐冶金（如電弧爐、礦熱爐）的電極過程、電阻加熱機理以及高功率爐的操作控製。討論瞭電解精煉和熔融鹽電解在製備高純鋁、鎂及鈦族金屬中的關鍵技術。 第八章：閤金化與凝固原理 金屬材料的最終性能很大程度上取決於其微觀結構，而微觀結構則由閤金化和凝固過程決定。本章首先迴顧瞭多元閤金體係的熱力學基礎和相圖的解讀。重點討論瞭閤金化元素對基體相的溶解度、晶體結構和性能的影響（如奧氏體穩定化、鐵素體強化）。隨後，深入分析瞭金屬的結晶過程，包括形核（均相與非均相核化）和晶粒生長理論。詳細講解瞭凝固過程中溶質的偏析現象（宏觀偏析與微觀偏析），以及如何通過控製冷卻速率和攪拌來細化晶粒和控製最終的組織性能。 第三部分：産品質量、性能與應用 第九章：冶金爐渣與二次資源 爐渣在冶金過程中扮演著熔劑、爐襯保護劑和雜質去除介質的多重角色。本章係統分析瞭冶金爐渣的礦物學特徵、粘度、錶麵張力等物理化學性質。探討瞭爐渣對金屬中硫、磷等雜質的有效去除機製。此外，本章關注冶金二次資源的綜閤利用，包括鋼渣、塵泥的迴收與資源化，分析瞭如何將這些副産品轉化為建築材料或其他工業原料，以實現冶金工業的循環經濟。 第十章：金屬材料的性能與應用 本章將冶金過程的最終結果與材料性能直接關聯。探討瞭閤金的機械性能（強度、韌性、塑性、疲勞與蠕變）與微觀結構（晶粒尺寸、位錯密度、第二相粒子分布）之間的定量關係。介紹瞭特種閤金（如高溫閤金、不銹鋼、輕質高強鋁閤金）的冶金設計原則及其在航空航天、能源裝備中的具體應用案例。最後，對現代冶金産品在極端條件下的服役性能進行瞭分析和展望。 總結： 本書力求在理論的深度與工程實踐的廣度之間取得平衡，為讀者構建一個完整的冶金工程知識體係。通過對材料、熱力學、動力學、工藝流程及産品性能的全麵覆蓋，期望培養讀者運用科學原理解決實際冶金問題的能力。

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