4.2. Содержание лекционного курса
|
|
Раздел 1. Введение. Состав и свойства высокотемпературных газовых атмосфер
|
1.1. Введение. Значение теории гомогенных и гетерогенных процессов для физико-химического анализа и расчета термодинамических и кинетических закономерностей металлургических систем и процессов.
|
1.2. Общая характеристика высокотемпературных газовых атмосфер. Термодинамический анализ взаимодействия в гомогенных газовых фазах. Термодинамика взаимодействия углерода с газообразными окислителями.
|
1.3. Механизм и кинетика взаимодействия реагентов в гомогенных газовых фазах. Механизм и кинетика взаимодействия углерода с газообразными окислителями.
|
Раздел 2. Термодинамический анализ гомогенных и гетерогенных процессов
|
|
2.1. Гетерогенное равновесие в однокомпонентной и многокомпонентной системах. Термодинамический анализ образования и диссоциации соединений. Фазовые диаграммы Ме-Х (O, S, C, N, B) и последовательность превращений.
|
2.2. Термодинамическое равновесие в системах с растворами. Исследование свойств многокомпонентных твердых и жидких растворов на основе термодинамических параметров взаимодействия.
|
Раздел 3. Процессы образования и роста новой фазы
|
3.1. Термодинамические закономерности образования новой фазы. Образование зародышей в гомогенной и гетерогенной фазах. Образование и перемещение поверхностей раздела фаз. Кинетические уравнения образования зародышей.
|
3.2. Модели роста зародышей, слияние зародышей, степенной закон Авраами-Ерофеева. Модель сжимающегося объема. Схема переноса ионов.
|
Раздел 4. Механизм и кинетика процессов в системах расплав I - расплав II
|
4.1. Явления разделения жидких фаз при окислительном рафинировании и раскислении металлов.
|
4.2. Укрупнение и отделение новой фазы путем коалесценции и диффузионного роста капель.
|
4.3. Скорость разделения фаз. Влияние внешних энергетических воздействий и физико-химических свойств расплавов на скорость разделения. Роль поверхностно-активных примесей.
|
Раздел 5. Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза - жидкая фаза
|
5.1. Скорости перехода твердой фазы в раствор или расплав. Выделение твердой фазы из расплавов.
|
|
5.2. Укрупнение частиц коагуляцией. Влияние смачивания. Паракинетическая и ортокинетическая коагуляция. Скорость разделения фаз. Влияние конвективных потоков и ультразвуковой обработки.
|
Раздел 6. Механизм и кинетика процессов в системах газ (пар) - твердая фаза
|
6.1. Адсорбция газов на металлических и оксидных фазах. Влияние физико-химических параметров на адсорбцию. Окисление твердых металлов и сплавов.
|
6.2. Термодинамика, механизм и кинетика диссоциации соединений.
|
6.3. Механизм и кинетика восстановительных процессов в системах Ме-Н-О; Ме-С-О. Влияние различных факторов на кинетику процессов восстановления.
|
Раздел 7. Механизм и кинетика процессов в системах твердая фаза I - твердая фаза II
|
7.1. Физико-химические факторы механизма твердофазных реакций. Механизмы диффузии. Уравнения переноса ионов.
|
7.2. Кинетика твердофазных реакций. Модели изотермической и неизотермической кинетики.
|
Раздел 8. Основы ликвационных и кристаллизационных методов рафинирования
|
8.1. Общая характеристика ликвационных явлений. Физико-химия процессов.
|
8.2. Физико-химия кристаллизационных методов очистки металлов и полупроводников.
|
8.3. Равновесный и эффективный коэффициенты распределения. Распределение примесей по длине слитка при нормальной направленной кристаллизации и вытягивании из расплава.
|
|
8.4. Физико-химические основы зонной плавки. Распределение примесей по длине слитка при зонной плавки.
Влияние невесомости на ликвационные процессы и кристаллизацию.
|
Раздел 9. Теоретические основы процессов испарения, возгонки и конденсации
|
9.1. Термодинамика процессов испарения и возгонки чистых металлов, термодинамика процесса испарения в двухкомпонентных системах.
|
9.2. Термодинамика конденсации паров. Механизм и кинетика процессов испарения и конденсации.
|
9.3. Основы процессов дистилляции, сублимации и ректификации металлов и их соединений.
|
9.4. Физико-химические основы химических транспортных реакций. Переноска металлов при помощи обменной эндотермической реакции.
|
9.5. Перегонка металлов через субсоединения и при помощи синтеза и термического разложения летучих соединений.
|
|
5. Примерный перечень лабораторных работ
|
Программой учебной дисциплины лабораторные работы не предусмотрены
|
|
6. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
|
|
6.1. Рекомендуемая литература (основная и дополнительная)
|
а) основная литература
|
1.а. Теория металлургических процессов. Д.И.Рыжокнов, П.П.Арсентьев, В.В.Яковлев и др. М.: Металлургия, 1989. - 392 с.
|
|
2.а. Расчеты металлургических процессов на ЭВМ. Д.И.Рыжонков, С.Н.Падерин, Г.В.Серов и др. М.: Металлургия, 1987. - 230 с.
|
3.а. Казачков Е.А. Расчеты по теории металлургических процессов. М.: Металлургия, 1988. - 288 с.
|
4.а. Минаев Ю.А., Яковлев В.В. Физико-химия в металлургии. М.: МИСиС-Издательство, 2001. - 320 с.
|
5.а. Падерин С.Н., В.В.Филиппов. Теория и расчеты металлургических систем и процессов. М.: МИСиС, 2001. - 334 с.
|
б) дополнительная литература
|
1.б. Теория металлургических процессов. Попель С.И., Сотников А.И., Бороненков В.Н. М.: Металлургия, 1986. - 463 с.
|
2.б. Люпис К. Химическая термодинамика материалов. Пер. с англ. М.: Металлургия, 1989. - 502 с.
|
3.б. Явление переноса. Р.Берд, В.Стьюарт, В.Лайтфут. М.: Химия, 1974. - 68 с.
|
|
6.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
|
Компьютерные расчетные программы, плакаты, раздаточный материал.
|
|
|
7. Материально-техническое обеспечение дисциплины
|
Компьютерный класс.
|
|
|
|
Программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом ВПО по направлению подготовки дипломированных специалистов 651800 - Физическое материаловедение.
|
|
|
Программа составлена на основе рабочей программы МИСиС (ТУ) по данной дисциплине
|
|
Программа одобрена на заседании Совета УМО по образованию в области металлургии от 29 января 2002 г., протокол №40
|
|
Зам. председателя Совета УМО В.П.Соловьев
|
|