具体描述
冶金工程学导论：从矿石到新材料的旅程 本书概述： 《冶金工程学导论》是一部全面阐述现代冶金科学与工程基础理论、核心技术及前沿发展的权威著作。它旨在为冶金、材料科学、化学工程以及相关领域的新手和专业人士提供一个坚实而系统的知识框架，深入浅出地揭示金属材料的诞生过程——从自然界中的矿石提炼，到最终成品性能的精确调控。本书的叙述视角宏大而精微，不仅涵盖了传统冶金的基石，更紧密追踪了当前绿色冶金、智能制造和新型合金开发等热点领域的发展脉络。 第一部分：冶金学的基石与视野 第一章：冶金工程学的定位与发展历程 本章首先界定了冶金工程学在现代工业体系中的战略地位，探讨了其作为材料科学核心分支的学科交叉性。追溯冶金技术从古代的火法炼铜、炼铁，到工业革命时期的贝塞麦转炉和西门子炉的演变历程。重点分析了冶金学如何从经验科学向理论科学过渡，特别是热力学和动力学原理引入对冶金过程的革命性影响。最后，展望了21世纪冶金工程所面临的挑战，如资源稀缺性、能源效率以及环境可持续性问题。 第二章：金属的来源与矿物加工基础 详细介绍了金属资源的地理分布、赋存状态以及重要的矿物学基础知识。本章深入剖析了选矿过程的原理和方法，这是冶金原料准备的关键环节。内容包括： 矿石的化学成分与结构分析： 介绍X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）在矿物相识别中的应用。 破碎与磨矿技术： 阐述不同粒度控制对后续反应效率的影响，包括球磨、棒磨、以及超细磨技术。 浮选理论与实践： 详细解析表面化学、捕收剂的选择与作用机理，以及气泡动力学在高效分离中的角色。此外，还涵盖了磁选和重选等物理分离方法的应用场景。 第三章：冶金过程中的热力学基础 这是理解所有冶金反应驱动力的核心章节。本书以严谨的数学和物理基础为支撑，讲解了如何运用热力学工具预测反应的可能性和方向性。 化学热力学基础回顾： 重点复习吉布斯自由能、平衡常数与温度的关系（范特霍夫方程）。 溶液热力学与活度概念： 阐述在复杂冶金体系（如熔渣、液态金属）中，如何应用活度而非浓度来准确描述组分的热力学行为。讨论理想溶液与非理想溶液的偏离。 相图的构建与解读： 深入讲解单组分、二元和三元相图的构建原理，并展示相图在确定最佳反应温度区间和控制合金组织中的决定性作用。特别关注液-固、液-气平衡的研究。 第四章：冶金反应的动力学与传输现象 反应速率和传输过程决定了冶金设备的效率和产品的质量。本章着重于动态过程的分析。 反应动力学基础： 介绍反应级数、活化能的测定。重点分析固-液、液-液界面反应的控制步骤（如扩散控制、界面反应控制）。 质量与能量传输： 详细阐述扩散理论（菲克定律）、对流传质、以及传热过程在冶金反应器（如鼓泡塔、电解槽）中的重要性。探讨如何通过强化传质来加速反应进程。 第二部分：核心冶金工艺详解 第五章：湿法冶金原理与应用 湿法冶金，即水相冶金，是处理低品位矿石和回收贵金属的关键技术。 浸出过程的化学基础： 讨论氧化浸出、还原浸出和络合浸出机制。重点分析氰化法（金/银）、硫酸浸出（铜/镍）的反应动力学和影响因素控制。 溶液净化与金属回收： 详述溶剂萃取（SX）和离子交换（IX）技术在选择性分离目标金属中的应用。讨论萃取剂的选择标准、萃取平衡和反萃取操作的优化。 电化学沉积： 阐述电积法从溶液中获得高纯金属（如电解铜、锌）的原理，包括电流效率、电极极化现象及电解槽设计。 第六章：火法冶金中的热处理与还原 火法冶金是处理硫化矿和大规模钢铁生产的传统核心技术。 氧化焙烧与硫化物的转化： 分析硫化矿在不同气氛下的热力学转化路径，控制产物（如金属氧化物或粗铜）的成分。 冶金炉的基本原理： 介绍反射炉、电炉等主要冶金炉的结构、热负荷分布和热效率计算。 金属的还原： 深入探讨以碳（焦炭）为还原剂的间接还原过程，关注固态还原反应中的扩散限制和还原性气体（CO/H2）的作用。分析高温下冶金过程中的气体-固体反应机理。 第七章：精炼与纯化技术 从粗金属到高纯度、高性能金属材料的飞跃，依赖于精炼技术。 真空冶金： 阐述真空环境对降低金属沸点、去除气体杂质（如O、N）的显著效果。介绍真空感应熔炼（VIM）和真空自耗精炼（VAR）在特种合金生产中的作用。 气体精炼与脱氧： 详细介绍熔体钢液中氧、氮等有害气体通过加入脱氧剂（如铝、硅、钙）或惰性气体吹扫去除的化学过程和动力学控制。 区熔与电解精炼： 比较区熔法在制备超高纯半导体材料中的优势，以及传统电解精炼中对杂质电化学行为的控制。 第三部分：现代冶金与先进材料 第八章：钢铁冶金：现代炼钢技术 钢铁材料仍然是现代工业的支柱。本章聚焦于现代炼钢流程的优化。 转炉炼钢与电炉炼钢的比较： 分析氧气顶吹转炉（BOF）和电弧炉（EAF）的工艺特点、热平衡和炉渣/金属反应控制。 连铸技术： 深入探讨钢液从包到结晶器，再到二冷区的热量转移和凝固过程控制，以避免产生宏观缺陷（如中心偏析）。 连铸后处理与热轧： 介绍二次冶金（如真空处理、LF精炼）对钢水成分的微调，以及热轧过程中的动态再结晶和相变控制。 第九章：非黑色金属的先进提取与回收 关注铝、镁、钛等轻质金属和难熔金属的特殊冶金路径。 电解铝工艺： 详细分析霍尔-埃鲁（Hall-Héroult）电解槽的电化学基础、拜耳法提纯氧化铝的原理及过程控制，以及氟化铝电解槽的能源消耗与环保问题。 钛金属的制备： 重点讲解镁还原法（Kroll法）的复杂性，包括氯化、还原、镁回收及高活性金属的精炼处理。 稀有金属与城市采矿： 探讨稀土元素的分离技术（萃取分离级联），以及电子废弃物中贵金属和关键金属的回收湿法/火法联合工艺。 第十章：材料性能与微观结构调控 冶金的终极目标是获得具有特定性能的材料。本章连接了冶炼过程与最终材料性能。 晶体缺陷与性能： 阐述位错、晶界、空位等微观缺陷对金属的强度、塑性和断裂韧性的影响。 热处理工艺： 深入分析固溶处理、时效、正火、淬火与回火等热处理过程如何通过改变相组成和晶体结构来优化材料的力学性能。 新型合金设计： 介绍高熵合金（HEA）、金属间化合物以及先进复合材料的冶金制备思路，强调计算冶金学在预测新材料结构和性能中的作用。 结论：面向未来的冶金工程 本书在结语部分总结了绿色冶金、能源效率和碳中和目标对冶金行业提出的新要求。探讨了人工智能、大数据在过程优化、故障诊断以及新材料筛选中的新兴应用前景，强调冶金工程学在新一轮工业革命中的持续创新和不可替代性。
作者简介
目录信息
读后感
评分
评分
评分
评分
评分
用户评价
评分
评分
评分
评分
评分
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2026 qciss.net All Rights Reserved. 小哈图书下载中心 版权所有