最新冶金实验研究方法题库及答案.docx
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最新冶金实验研究方法题库及答案
冶金实验研究方法题库及答案
第二部分试题类型
一名词解释（共20分）
二填空（共20分）
三判断题（共5分）
四简答题（25分）
五解答题（30分）
1名词解释
（1）热分析技术：
是在程序控制温度下，测定物质的物理性质随温度变化的一类技术
（2）表面活性物质：
熔体的表面张力与组成有密切关系，熔体中能够剧烈降低溶剂表面张力的物质。
（3）固体电解质：
就是离子在其中有较高迁移速度的固态物质
（4）差热分析法（DTA）：
是在程序控制温度下，测量物质和参比物之间温度差vs温度关系的一种技术
（5）差示扫描量热法（DSC）：
是在程序控制温度下，测量输入到物质和参比物的功率差vs温度关系
（6）热重法（TG）：
测得的记录质量变化vs温度的关系曲线。
（7）恒温带：
恒温带是指有一定恒温精度的加热带长度
（8）电阻老化：
由于发热体氧化，在使用过程中电阻率增大，高温使用时间长会加速老化.此时使用只好降低炉子使用温度
（9）相：
表示一种存在状态，独立组元，是指体系中性质和成分均匀一致的部分物质
（10）耐火材料：
是指耐火度高于1580℃的无机非金属材料，是服务高温技术的基础材料
（11）冶金反应工程学：
是把冶金反应器内发生的过程分别按反应速率理论和传递过程理论，用以阐明反应器的特性，决定反应操作条件和力求按最佳的状态控制反应过程，最终取得综合的技术经济效益，同时也为了使反应器的设计和放大从传统上主要依赖于直接实验的纯经验方法逐步过渡到理论分析和数学模型为主。
（12）电导：
当一稳恒电流通过一个导体时，其电流和施加与导体两端的电压成正比，该比例常数称为物体的电导
（13）金相法：
是借助金相显微镜，根据物相在明视场、暗视场和正交偏振光光路下的物理光学和化学性质，对照已知物相性质表，达到鉴别分析物相的目的。
（14）显微硬度法：
根据夹杂物的力学性质对其进行检测，包括硬度和塑性。
夹杂物的力学性质是鉴定夹杂一个依据，不同夹杂硬度塑性不同。
（15）化学腐蚀法：
是根据夹杂物的化学性质来鉴别夹杂的方法，用各种化学试剂（比如无机酸、有机酸、碱和盐等溶液）在一定时间、温度条件下对样品的抛光面进行浸蚀，根据不同夹杂在化学试剂作用下的不同表现，达到鉴别的目的。
（16）岩相法：
借助岩相显微镜，在透射光下测定透明矿物的物理光学性质来鉴定和研究矿物的一种方法。
2选择题（参考题型）
1.表面张力与液体质点间的结合状态有关，以下关系正确的是：
A
A金属液体>离子液体>分子液体B分子液体>离子液体>金属液体C金属液体>分子液体>离子液体D分子液体>金属液体>离子液体
2.中频炉的频率范围在：
C
A50-60HzB50-100HzC150-10000HzD10000-20000Hz
3.双铂铑热电偶的使用材料是：
A
APbRh30-PbRh6BPb－PbRh6C
3填空
1）为了实现不接触测定高温，可选择的测温计有（光学高温计、红外温度计、辐射温度计、比色温度计）。
2）双铂铑热电偶的材料是PbRh30-PbRh6，分度号为B
3）热力学温度是常用的一种温度表示方法，其单位为开尔文（K）。
4）实验室常用的气体净化方法有：
吸收、吸附、化学催化、冷凝。
5）测量真空度的仪器叫真空规，通常使用的有麦克劳真空规，热电阻真空规、热电偶真空规、热阴极电离真空规（三种）。
6）当一稳恒电流通过一个导体时，其电流和施加与导体两端的电压成正比，该比例常数称为物体的电导，单位是西[门子]（S）。
7）表面张力的单位是N/m，
8）实验室用旋转柱体法法测定炉渣粘度，用拉环法法测定表面张力。
9）常用的显微分析法有四种，分别是：
见11。
10）冶金反应器内发生的过程有化学反应过程、传递过程（两大类）。
11）物相的显微分析方法有四种：
金相法、显微硬度法、化学腐蚀法和岩相法。
4判断
1）随着铂铑合金电热体中铑含量的增加，最高使用温度下降。
（F）
2）一般而言，电阻炉内温度越高，其对应的恒温带越长。
（T）
3）体系的气体压力高，对应的真空度高。
（F）
4）两种混合气体通入炉中，二者相对分子质量差别越大，热偏析程度越小。
（选作）
5）旋片式机械真空泵一般作为前级泵使用。
（T）
6）表面能和表面张力是从不同角度来描述不同材料间的界面性质。
（T）
7）所有熔体的表面张力都是随着温度的升高而减小的。
（F）P280图12-3图12-4
8）固体电解质使用中要求有较高的电子迁移速率。
（F）离子迁移速率
9）从原理上来讲，计算热力学数据时标准态的选择是任意的。
（T）
10）熔体粘度和温度之间是线性对应关系。
（F）η=Aexp（Eη/RT）
11）夹杂物在钢中的作用都是有害的。
（F）
12）在使用电解法进行相提取和分离时，应采取适当低的电解液温度。
（T）
13）DTA曲线上向下的峰表示放热。
（F）
14）DSC曲线中，向上的峰表示试样吸热。
（T）
15）热分析实验研究中，升温速率越快，检测灵敏度越高。
（T）
4.计算与分析
4.1关于热电偶使用
（参考分－5分）用PtRh10-Rh热电偶测炉温时,自由端温度t1=30℃,在直流电位差计上测得的热电动势E（t,30）=13.542mV,试求炉温.
解:
设真实炉温t,t1=30℃
相应的S分度表查得E（30,0）=0.173mv,由
E（t,0）=E（t,t1）+E（t1,0）
=13.542+0.713=13.715mV
对应温度为1346℃
如果自由端不修正,所测的13.542mV对应1332℃,相差14℃
4.2.固体电解质公式推导
实例：
钢液定氧用固体电解质，其使用Mo/MoO2作参比电极，参比电极引线用钼丝（Mo），与钢液接触的回路电极也采用钼棒，其电池表达式为
（—）Mo|[O]Fe|ZrO2-MgO|Mo，MoO2|Mo（+）
已知Mo（s）+O2=MoO2（s），
=-529600+142.87T（J/mol）；
O2=2[O]Fe，
=-23400-5.77T（J/mol），
推导氧活度的表达式：
=
+3.885
4.3.实验设计方法（20章－非常重要）要求：
记住表格布局+填写表格中的空白数据，并给出计算方法
题目实例：
为了研究脱磷率，选择三个有关因子进行条件实验，三个因子及其对应的实验范围依次是：
炉渣碱度（2.0、2.2、2.5）、反应温度（1500℃、1550℃、1600℃）和渣中（FeO）含量（5%、8%、10%），对应的脱磷率（%）可依次填写为31、54、38、53、49、42、57、62、64。
要求：
（1）用L9（34）来设计正交实验；
（2）分析确定最佳的反应条件组合；
（3）分析确定影响脱磷率的主次因素。
5简答、问答题：
高温部分
1）简述恒温带的测定意义和测量方法。
测定的意义是要了解炉膛内的温度分布规律，用于确定恒温带的位置，确保高温冶金恒温实验。
测量方法：
1、用控温柜将炉子升到预定温度上，恒温一段时间；
2、取测量热电偶，用双孔绝缘磁管套上，选用精密电位差计测量热电偶的电动
势；
3、把测量热电偶置于炉管内轴线位置上，工作端由炉口一端拉向另一端，每隔
一段时间停留片刻，测出停留点的温度值；
4、画出炉膛纵向温度分布曲线
5、为减少实验误差，重复测量取平均值
2）简述实验室获得高温的方法。
（要求：
至少举出四种并简要说明原理）。
1、电阻炉当电流流过导体时，因导体存在电阻而发热，用于加热炉膛
2、感应炉在线圈中放一导体，当线圈中通过交流电时在导体中就被感应出电流，借助导体电阻而发热
3、电弧炉利用电弧弧光作为热源来加热物体，广泛用于工业熔炼炉
4、等离子炉气体分子在高温电弧区（5000℃）作用下，离解为阳离子和自由电子而达到极高的温度（10000℃）。
5、电子束炉高压电子束在强电场作用下射向阳极，由于巨大的冲击能量，使得阳极产生高温,特是在高真空下可以获得高温。
3）简述热电偶的测温原理，并举出一种冶金常用热电偶的材料和分度号。
两种不同的导体A和B连接在一起，构成一个闭合的回路，当两个接点1和2温度不同时，在回路中就会产生电动势，此种现象称为热电效应，该电动势为“塞贝克温差电动势"，简称“热电动势’’记为
。
热电偶就是利用这个原理测量温度的。
双铂铑热电偶，铂铑30一铂铑6，B；
铂铑10一铂（S型）
镍铬一镍硅（镍铬一镍铝）（K型）
4）简述吸附剂分子筛对分子尺寸和极性的筛选作用。
只有临界尺寸小于孔隙直径的分子才能进入孔隙而被吸附；分子筛对进入孔道中的分子具有选择性，对大小相近的分子，极性越大越容易被吸附，水是极性分子，对水有很强的吸附能力
5）气体分子的临界尺寸如表所示，分子筛的孔隙直径为0.35nm，请问能被分子筛吸附的气体分子有哪些？
表气体分子临界尺寸
，
，
，
，
实验技术部分
6）t℃时，已知
数值，自行画示意图求出与其对应的
/
的点。
对于M（s）+O2（g）=MO2（s）反应,在温度t时候,氧势PO2为O点;
用H2O和H2混合气体得到该氧势值,为M点;
用CO2和CO混合气体得到该氧势值,为N点
7）解释相似准数的概念和研究意义。
概念：
非是要求原型和模型的每点受力都对应成比例，而是将这些力作比值，可获得一些重要的无因次组合（无量纲组合＝无单位组合），重新予以定义为相似准数
意义：
在相似现象中，相应的相似准数数值相同，而且描述相似现象的准数关系式也相同。
因此如果把模拟结果整理成准数关系式，那么得到的准数关系式就可推广到其他与之相似的现象上去。
因为准数关系中各项都是无量纲π项，所以准数关系式的形式不随选用的物理量度量单位的变化而变。
由相似准数可以得出模型定律，作为设计物理模拟模型的依据
8）在物理模拟法中，如何理解雷诺数相等，则粘性力和惯性力动力相似的说法？
（选作）
9）举出三种常用热分析技术的名称和工作原理。
1、差热分析试样在加热或冷却过程中应物理或化学变化产生热效应。
从而引起试样温度的变化，对这个温度的变化以差示法进行测定，这就是DTA的基本原理。
2、差示扫描量热法整个仪器有两个控制系统进行监控，其中一个控制温度，使得试样和参比物在预定速度下升降温；另一个控制系统用于补偿二者之间所产生的温差。
温差是由于试样的放热或吸热引起的。
目的通过功率补偿使得试样和参比物之间的温度始终相同。
这样就可以根据补偿的功率数值计算出单位时间内的焓变，即热流率dH/dt，单位是mJ/s或mW。
3、热重法在程序控制温度下，测得的记录质量变化与温度的关系曲线。
10）升温速率快对热分析曲线的影响。
答案：
升温速率是热分析重要试验条件之一，可直接影响DTA曲线峰的形状、位置和相邻峰的分辨率，主要体现在以下几个方面：
升温速度快，加重了试样内部的温差，导致出现以下情形：
第一升温速率快，曲线向高温方向移动，原本在低温下发生的相变或反应要推移到高温区进行；
第二对于单个相变/反应点，当样品内部达到相变/反应温度时，相变/反应快速进行，峰顶温度高，峰的形状变陡，检测灵敏度高，有利于检测热效应小的过程（比如相变过程）（比如铝熔化，当中心温度达到熔点时，样品平均温度高于熔点，熔化迅速，表现为吸热峰高大）；
第三快速升温时，试样内部会同时存在多个相变/反应区，相邻峰谷会叠加在一起，减小了其间的分辨率。
（比如ZrOCl2.10H2O物质，在升温过程中客观存在连续脱水的过程，即存在几个脱水吸热谷。
当慢速升温是能明显分开几个脱水阶段，在快速升温时就合并为单一阶段，或者说表现为峰宽增加。
）
11）悬浮熔炼方法是一种较新的研究化学平衡的方法，请叙述该方法的优越性。
1、避免了熔体被坩埚材料污染
2、测定的温度范围广
3、高频电流对熔滴起着强烈搅拌的作用，平衡在很短时间内可以达到，效率高
4、淬火后全部样品可用于分析
12）简述冶金反应工程学的三种常用研究方法。
（19章）
1、停留时间分布法：
考察物料在反应器内的停留时间和停留时间分布
2、物理模拟法：
基于相似原理的方法
3、数学模型法：
在对反应过程有深刻理解的基础上，应用“简化’’和“等效性”原则
13）
画出固体电解质氧浓差电池工作原理示意图，并写出正极、负极和总反应公式。
见图8-11
，
，
14）根据下图给出的五组不同配比的CuNi合金试样的热分析曲线，用动态法原理画出CuNi合金相图。
见《金属学与热处理》P70
15）（5分）给出图中O点处ABC组分的含量。
（自己分析下：
A40%B30%C30%）
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