电磁冶金原理与工艺 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:东北大学出版社

作者:贾光霖

出品人:

页数:315

译者:

出版时间:2003-12

价格:20.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787810549646

丛书系列:

图书标签:

• 电磁冶金
• 冶金原理
• 冶金工艺
• 金属材料
• 物理冶金
• 电磁场
• 感应加热
• 真空冶金
• 特种冶金
• 材料科学

《热力学在冶金过程中的应用》 书籍简介： 本书深入探讨了热力学基本原理在现代冶金过程中的广泛而关键的应用。从宏观的物质平衡与能量平衡，到微观的原子和电子行为，热力学提供了一个强大的框架，用于理解、预测和优化各种冶金操作。本书旨在为冶金工程、材料科学以及相关领域的学生和专业人士提供一套全面而深入的热力学分析工具，帮助他们解决实际生产中的复杂问题。 第一部分：热力学基本概念与冶金应用的桥梁 第一章：热力学的基本定律与冶金过程的联系 零定律与温度的概念： 详细阐述温度作为系统热运动平均动能的宏观表现，以及它在冶金过程中如何影响化学反应速率、相变行为以及材料的物理性能。例如，焦炭在高温下的燃烧效率、金属在不同温度下的塑性变形能力，以及相图的绘制都离不开对温度的精确控制和理解。 第一定律与能量守恒： 深入解析能量在冶金系统中的转化与传递。我们将探讨焓、内能、功和热等概念，并重点阐述它们在冶金反应热效应计算中的应用，如氧化还原反应的热量释放（放热反应）或吸收（吸热反应）。例如，在炼铁过程中，高炉中焦炭燃烧产生的热量如何维持整个过程的进行，以及铁矿石还原所需的能量计算，都直接关联到第一定律。热量传递（传导、对流、辐射）在加热炉、冷却设备中的作用也将被详细分析。 第二定律与过程的自发性： 熵的概念及其在判断冶金过程自发性中的核心作用。我们将讨论吉布斯自由能（ΔG）作为判断过程是否能在恒温恒压下自发进行的判据，并将其与冶金过程中的相变、化学反应平衡联系起来。例如，为什么在一定的温度和气氛下，氧化铝能被碳还原生成铝，而二氧化碳与碳反应生成一氧化碳是自发的，这些都可以通过吉布斯自由能的变化来预测。熵增原理如何指导我们选择更高效、更经济的冶金路线。 第三定律与绝对零度： 简要介绍第三定律在理解绝对零度下的物质状态和熵值基准的作用，及其在极端低温冶金过程中的潜在意义，例如超导材料的制备。 第二章：物质的状态与相平衡 纯物质的相变： 详细分析固、液、气三相之间的转变，以及它们在冶金过程中的重要性。例如，金属的熔化、凝固、蒸发、升华等过程，以及它们发生的条件（熔点、沸点）。相变潜热（熔化热、汽化热）的计算对于能量平衡至关重要。 相图的构建与解读： 重点讲解二元、三元及多元相图的绘制原理和解读方法。相图是理解合金凝固、固态相变、溶解度以及相界面的关键工具。我们将通过实例，如铁碳相图、铜镍相图等，说明如何利用相图预测合金在不同温度下的相组成、相的含量及其性质。例如，钢的淬火和回火处理，其组织和性能的控制都离不开对铁碳相图的深入理解。 杠杆规则与相含量计算： 介绍杠杆规则在计算两相区内各相相对含量中的应用，这对于精确控制合金成分和最终性能至关重要。 吉布斯相律： 深入阐述相律（F = C - P + 2）在分析复杂多组分、多相平衡体系中的应用，用于确定系统的自由度，从而指导实验设计和过程控制。 第二部分：化学热力学在冶金过程中的核心应用 第三章：溶液的热力学性质 理想溶液与真实溶液： 介绍理想溶液的混合行为，并重点讨论真实溶液（如冶金熔体）的偏差，包括活度系数的概念和影响因素。活度是描述溶液中组分实际化学势的度量，在冶金反应平衡计算中是不可或缺的。 活度与化学势： 详细阐述活度和化学势的概念，它们如何决定物质在不同相之间的分布和反应趋势。例如，在熔炼过程中，不同金属在熔体中的活度直接影响其氧化或还原的难易程度。 稀溶液定律： 介绍稀溶液定律（如亨利定律）在描述气体在熔体中的溶解行为中的应用，例如氧气、氮气在钢水中的溶解度，对钢的质量有直接影响。 第四章：化学反应平衡与冶金过程 化学平衡常数： 详细讲解平衡常数（Kp, Kc, Kx）的概念及其与吉布斯自由能变（ΔG°）的关系。我们将重点讨论如何在冶金过程中利用平衡常数来预测反应方向和最终产物的浓度。 范特霍夫方程与温度对平衡的影响： 阐述平衡常数随温度变化的规律，以及如何利用范特霍夫方程来预测和控制反应温度以优化产率。 氧化还原反应的热力学分析： 重点分析冶金过程中常见的氧化还原反应，如金属氧化物的还原、硫化物的分解等。我们将引入Ellingham图（氧化物平衡图），通过分析金属氧化物的生成吉布斯自由能随温度的变化，来判断在特定温度下哪种金属更易被氧化，从而选择合适的还原剂。这是金属冶炼脱氧、脱硫等过程的核心工具。 硫化物与氮化物平衡： 讨论硫和氮在冶金熔体中的行为，以及它们与金属的化学平衡，这对不锈钢、特种合金的生产至关重要。 第五章：电化学热力学在冶金中的应用 电化学电池与电动势： 介绍电化学电池的基本原理，以及电动势（EMF）与吉布斯自由能变的关系。 能斯特方程： 详细讲解能斯特方程如何计算非标准状态下的电极电势，这对于理解电解过程的驱动力至关重要。 电解冶金： 重点阐述电解原理在金属提取和精炼中的应用，如铝的电解冶炼（霍尔-埃鲁法）、铜的电解精炼等。分析电解过程中分解电压、过电势等关键参数。 熔盐电解： 探讨熔盐电解在提取高活性金属（如镁、钠）中的应用，分析其热力学和动力学特点。 腐蚀与防护的热力学： 从热力学角度分析金属腐蚀的机理，并介绍电化学防护方法（如牺牲阳极法、外加电流法）。 第三部分：热力学在特定冶金过程中的应用实例 第六章：钢铁冶金中的热力学应用 高炉炼铁： 详细分析高炉中复杂的还原过程，各层氧化还原反应的热力学依据，以及焦炭、铁矿石、熔剂之间的相互作用。利用热力学计算预测渣的组成和性质，以及铁的得率。 转炉炼钢： 分析氧气吹炼过程中碳、硅、锰、磷的氧化过程，以及炉渣对杂质的脱除机理。讨论炉气成分、温度对反应平衡的影响。 二次精炼（如真空脱气、精炼炉）： 讲解这些过程如何利用热力学原理，在特定气氛和温度下，进一步降低钢中的有害元素含量，提高钢的纯净度。 第七章：有色金属冶金中的热力学应用 铜冶炼： 从焙烧、熔炼、吹炼到电解精炼，系统分析铜冶金过程中的热力学转化。Ellingham图在铜冶炼中如何指导氧化和还原操作。 铝冶炼： 深入探讨电解铝过程中涉及的氧化铝溶解、电化学反应、阳极消耗等问题，重点分析电解槽的能量效率和热平衡。 其他有色金属： 简要介绍锌、镍、铅等有色金属冶炼过程中的关键热力学问题，如硫化物焙烧、还原熔炼等。 第八章：合金化与相变控制的热力学 固溶体与化合物的形成： 从热力学角度解释合金中固溶体和金属间化合物形成的驱动力，以及它们在相图中的体现。 相变驱动力与动力学： 讨论相变的自由能垒，以及如何通过热处理（退火、淬火、回火）来控制合金的微观组织和性能。 材料的烧结与粉末冶金： 从表面能、扩散等热力学角度解释粉末颗粒的团聚、致密化过程。 结论： 本书通过系统的理论讲解和丰富的冶金实例，全面展示了热力学作为一门基础科学，在现代冶金工业中的不可替代的地位。掌握热力学原理，不仅能够帮助工程师理解现有工艺的本质，更能为开发更高效、更环保、更经济的新型冶金技术提供坚实的理论基础。本书期望激发读者对热力学在冶金领域更深层次的探索和应用。

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这本书的装帧和排版简直是业界良心之作。封面设计沉稳大气，采用了哑光处理，手感细腻，让人爱不释手。内页纸张的选择也非常考究，那种略带米黄色的纸张不仅保护视力，更增添了一种学术的厚重感。字体的选择清晰易读，行距和段落的划分合理得让人在长时间阅读中也能保持舒适感。尤其值得称赞的是那些插图和图表的制作水平，线条的精细度、色彩的对比度都达到了专业级的标准。很多复杂的物理模型和工艺流程图，通过这些高质量的图示，即便是初学者也能迅速抓住核心要点，这极大地提升了学习效率。书本的装订也非常牢固，拿在手里分量十足，让人感觉这是一本可以长期保存的工具书，而不是那种翻几次就散架的快餐读物。在细节处理上，比如目录的清晰索引、关键术语的黑体加粗，都体现了编者对读者体验的深度关怀，这种对物理形态的极致追求，为艰深的理论学习打下了坚实的基础。

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作为一名在自动化控制领域摸爬滚打多年的工程师，我一直在寻找一本能够将理论物理与实际生产控制有效连接起来的参考书。这本书在这方面做出了卓越的贡献。它没有停留在理想化的模型上，而是大量引入了工业现场常见的干扰因素和实际操作中的非理想化条件。比如，在讨论电极与熔池相互作用的部分，书中竟然详细分析了交流电场的非线性效应如何影响电流分布，以及温度梯度变化对反应速率的实际影响，这些都是教科书里通常会略过的“工程噪声”。更让我惊喜的是，它还穿插了一些针对特定工业炉型的优化案例，这些案例的分析思路非常新颖，展示了如何运用所学的基本原理来诊断和解决实际生产中的效率瓶颈。这本书成功地架起了理论殿堂和车间地面的桥梁，让那些高深的数学模型真正拥有了可操作的工程价值。

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我特地对比了近十年出版的几本同类主题的书籍，发现此书在对“环境友好型”冶金技术方面的论述上，展现出了明显的超前性和系统性。在当前全球对可持续发展日益重视的大背景下，传统冶金过程带来的环境负荷是一个无法回避的议题。这本书没有避开这个敏感点，而是用扎实的理论基础，深入探讨了如何通过优化反应路径、引入新型低污染溶剂系统来降低能耗和副产物排放。特别是关于熔渣的反应动力学分析，它提供了一种全新的视角来理解如何调控渣相的组成以实现杂质的有效捕集和分离。这种前瞻性的视角，使得这本书不仅对现有的冶金工程师有指导意义，更对未来想要从事绿色冶金研究的科研人员具有不可替代的参考价值。它不仅传授“如何做”，更引导我们思考“应该如何做得更好、更环保”。

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我花了整整一个下午的时间，沉浸在这本关于材料科学的专著中，最大的感受是作者对基础理论体系的构建达到了登峰造极的境界。它不像市面上很多教材那样，只是堆砌公式和实验数据，而是真正地从物理学的最底层逻辑出发，层层递进地推导出了复杂的现象。书中对于能量守恒和动量传递在冶金过程中的具体应用，阐述得极其透彻，几乎每一步推导都有严密的逻辑支撑，让人不得不拍案叫绝。特别是关于非平衡态热力学的应用部分，作者没有回避其固有的复杂性，而是用一种近乎诗意的语言，将那些抽象的概念具象化了。读到某些关键段落时，我甚至能感受到那种知识的醍醐灌顶之感，仿佛迷雾散去，整个冶金世界的运作规律豁然开朗。这本书需要的不仅仅是时间，更需要一种深入钻研的学术精神，它是在拷问读者的理解深度，而不是简单地测试记忆能力。

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这本书的作者显然是一个有着丰富一线经验的教育家，他对初学者的“痛点”把握得非常精准。初涉这个领域的人往往会被那些密密麻麻的专业术语和复杂的化学反应式吓倒，但这本书的叙述方式非常具有引导性。它总是先用最通俗的语言勾勒出整个过程的宏观图景，然后再逐步分解到微观机理。例如，在讲解电解过程的能耗问题时，作者先从电能转化为热能和化学能的转化效率入手，用生活中的类比来解释熵增的不可逆性，使得“焦耳热”和“过电位”这些概念不再是冰冷的符号。每一章的末尾都有精心设计的思考题，这些问题不是简单的知识点复述，而是启发性的开放性讨论，极大地激发了我的好奇心和探索欲。读完一章，总感觉自己不只是被动接受知识，而是在与一位经验丰富的导师进行深入的思维对话。

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