《冶金物理化學(xué)》教學(xué)大綱(含冶金熱力學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)以及實(shí)驗(yàn)教學(xué))

1、冶金物理化學(xué)教學(xué)大綱、課程概要課程編號(hào)：020401開課院系：冶金與生態(tài)工程學(xué)院課程類別：必修課適用專業(yè)：冶金工程課內(nèi)總學(xué)時(shí)：88（課內(nèi)64,實(shí)驗(yàn)24）課程基礎(chǔ)：物理化學(xué)，冶金傳輸原理根據(jù)我校的人才培養(yǎng)目標(biāo)，建設(shè)特色突出、國內(nèi)一流、國際知名的研究型大學(xué)，對(duì)國家與地方經(jīng)濟(jì)，特別是鋼鐵行業(yè)，培育創(chuàng)新、進(jìn)取、團(tuán)結(jié)、實(shí)踐能力強(qiáng)的一代新人。本課程采用多種教學(xué)手段和方法，精心設(shè)計(jì)教學(xué)內(nèi)容，對(duì)于來自全國各地的優(yōu)質(zhì)學(xué)生來源，培養(yǎng)學(xué)生掌握運(yùn)用冶金物化基本理論去解決實(shí)際問題的方法和能力，了解該學(xué)科的思維方法，培養(yǎng)冶金工程專業(yè)的本科生對(duì)新工藝、新流程設(shè)計(jì)能力、實(shí)踐探索能力、創(chuàng)新意識(shí)和創(chuàng)新能力。本課程的目標(biāo)是通過學(xué)習(xí)

2、冶金物理化學(xué)的基本理論，為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的理論基礎(chǔ)；培養(yǎng)運(yùn)用冶金的基礎(chǔ)理論分析和解決實(shí)際問題的能力。為了達(dá)到本課程的預(yù)期目的，在課程內(nèi)容的設(shè)置上，注意傳統(tǒng)內(nèi)容與現(xiàn)代內(nèi)容的結(jié)合；課堂教學(xué)與實(shí)驗(yàn)課教學(xué)的呼應(yīng)，主講老師的科研成果對(duì)教學(xué)的促進(jìn)，將本課程辦成具有研究性和前沿性的時(shí)代特征的國際一流新的教學(xué)平臺(tái)。二、教學(xué)目的1.本課程是冶金工程專業(yè)本課生必修課程，是一門重點(diǎn)介紹冶金物理化學(xué)基本概念、基本原理以及在冶金過程中應(yīng)用的專業(yè)基礎(chǔ)課。通過本課程的學(xué)習(xí)使學(xué)生掌握冶金熱力學(xué)、冶金動(dòng)力學(xué)的基本原理。學(xué)會(huì)運(yùn)用這些原理分析和解決生產(chǎn)中出現(xiàn)的新問題；不斷地改造舊工藝，創(chuàng)造新工藝，降低生產(chǎn)消耗，提高

3、生產(chǎn)率；不斷地向相關(guān)學(xué)科滲透，擴(kuò)大冶金物理化學(xué)的研究領(lǐng)域。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握冶金物理化學(xué)基本的實(shí)驗(yàn)技能，對(duì)冶金中的問題，利用冶金物理化學(xué)基礎(chǔ)和其他專業(yè)知識(shí)綜合的研究方法。三、基本要求1課程重點(diǎn)熱力學(xué)基本定理在冶金中應(yīng)用及標(biāo)準(zhǔn)吉布斯自由能的計(jì)算方法；Elingham圖的應(yīng)用；溶液（包括鐵液與渣液的活度與活度系數(shù)、Wagner模型、分子理論與離子理論模型、標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能等）；擴(kuò)散與傳質(zhì)的基本理論；三個(gè)典型的冶金動(dòng)力學(xué)模型（氣固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、氣液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、液液相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)）。2課程難點(diǎn)活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇；不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間關(guān)系；相圖的基本規(guī)則（鄰接、相界限構(gòu)筑、二次

4、體系副分、切線、阿爾克馬德、零變點(diǎn)）。含有一個(gè)不穩(wěn)定二元化合物的三元系相圖的冷卻過程分析；氣泡在均相與非均相形核、氣泡長(zhǎng)大與上升過程動(dòng)力學(xué)機(jī)理；液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用；不同控速條件的氣固反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的未反應(yīng)核模型。3.解決辦法1）充分發(fā)揮優(yōu)質(zhì)教師資源，讓國內(nèi)外著名學(xué)者周國治院士給全體學(xué)生開第一課一緒論，除全面介紹冶金物理化學(xué)的發(fā)展及如何在冶金中的應(yīng)用外，重點(diǎn)指導(dǎo)學(xué)生如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)，學(xué)會(huì)解決冶金物理化學(xué)中難點(diǎn)問題的方法。2）教師通過舉例、通俗化、強(qiáng)調(diào)、比較等手段使學(xué)生真正掌握教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)。教師在講解重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容的過程中，要放慢速度，舉一反三。3）每章教學(xué)內(nèi)容完成之后，助課老師

5、對(duì)內(nèi)容進(jìn)行總結(jié)，講解習(xí)題中的問題，針對(duì)不同章節(jié)的內(nèi)容，講有代表性的例題。在這些過程中，也把重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容再一次滲透進(jìn)去，又一次達(dá)到了舉一反三的作用；4）針對(duì)重點(diǎn)和難點(diǎn)內(nèi)容，每次課后留一至兩道思考題，用“探究性”的學(xué)習(xí)方式，充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性，給學(xué)生指定不同的參考書中的相關(guān)內(nèi)容，要求學(xué)生課外閱讀，學(xué)生嘗試自己解決這些知識(shí)點(diǎn)。如對(duì)于“活度的概念及活度標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的選擇”問題，要求學(xué)生閱讀魏壽昆院士編著的“冶金過程熱力學(xué)”的有關(guān)章節(jié)，對(duì)于“液液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的雙膜理論的應(yīng)用”，要求學(xué)生閱讀韓其勇教授編寫的“冶金過程動(dòng)力學(xué)”的相關(guān)章節(jié)等。針對(duì)這些問題，也作為作業(yè)，要求學(xué)生寫出評(píng)論。通過教學(xué)中采取了以上方法

6、，對(duì)解決教學(xué)過程中出現(xiàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，收到了很好的效果。4能力培養(yǎng)要求重點(diǎn)要求學(xué)生牢固地掌握冶金物理化學(xué)的基本概念和基本原理，獨(dú)立完成大量習(xí)題，能夠正確熟練地計(jì)算冶金體系中化學(xué)反應(yīng)的吉布斯白由能變化，判斷化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，分析化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)機(jī)理，獨(dú)立完成要求的四個(gè)實(shí)驗(yàn)。以課堂講授為主，輔以習(xí)題課、課堂討論及答疑，提高作業(yè)數(shù)量及批改質(zhì)量，對(duì)重點(diǎn)學(xué)生加強(qiáng)答疑，在條件成熟時(shí)實(shí)現(xiàn)多媒體教學(xué)。四、教學(xué)內(nèi)容模塊一理論課教學(xué)（64學(xué)時(shí)）緒論（2學(xué)時(shí)）現(xiàn)代冶金過程與冶金物理化學(xué)；冶金熱力學(xué)與冶金動(dòng)力學(xué)的最新發(fā)展；如何學(xué)習(xí)冶金物理化學(xué)？（一）冶金熱力學(xué)部分（32學(xué)時(shí)）熱力學(xué)基本定理及在冶金中的應(yīng)用（4學(xué)時(shí)）1

7、.1幾個(gè)基本公式1）體系中組元i的自由能的描述；理想氣體體系中組元i的自由能；液相體系中組元i的自由能；固相體系中組元i的自由能。2）等溫方程式的導(dǎo)出由單個(gè)組元I的自由能推導(dǎo)化學(xué)反應(yīng)的自由能變化；討論自由能變化的三種形式；重點(diǎn)討論AG=0的形式，得出心貯血護(hù);自由能變化與標(biāo)準(zhǔn)自由能便哈的關(guān)系與聯(lián)系，二者在熱力學(xué)中分別承擔(dān)的角色。3）等壓方程式與二項(xiàng)式微分式；由微分式導(dǎo)出積分式；討論其意義。第1、2學(xué)時(shí)作業(yè)1-1,1-51.2冶金熱力學(xué)中標(biāo)準(zhǔn)自由能的計(jì)算1）用積分法計(jì)算化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化；（注：講不定積分法，學(xué)生閱讀定積分法）；例題：教科書p22例1-62）由積分法得到的化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由

8、能求化學(xué)反應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)自由能與溫度的二項(xiàng)式；3）由標(biāo)準(zhǔn)生成自由能和標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能（二項(xiàng)式）；作業(yè)：3-14）由電化學(xué)反應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化;5）由自由能函數(shù)求化學(xué)反應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)自由能變化。第3、4學(xué)時(shí)作業(yè)1-61-71-82熱力學(xué)參數(shù)狀態(tài)圖（10學(xué)時(shí)）Ellingham圖思路：氧勢(shì)圖的形成原理-氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征-氧勢(shì)圖的應(yīng)用具體內(nèi)容1）氧勢(shì)圖的形成原理；2）氧勢(shì)圖的熱力學(xué)特征；（特殊的線；直線斜率；直線位置）3）氧勢(shì)圖的應(yīng)用第5、6學(xué)時(shí)作業(yè)1-4,1-9,1-10,1-11,1-12課外閱讀：氧氣標(biāo)尺；Jeffes圖；溶解在鐵溶液中的元素與氧氣反應(yīng)的氧勢(shì)圖2.2相

9、圖分析方法及基本規(guī)則具體內(nèi)容1）相圖基本定律：相律、連續(xù)原理、相應(yīng)原理2）三元系相圖的構(gòu)成：構(gòu)成原理、濃度三角形3）三元系濃度三角形性質(zhì)：杠桿規(guī)則與重心規(guī)則第7、8學(xué)時(shí)4）三元系濃度三角形性質(zhì)：垂線、平行線、等含線、定比例、直線5）簡(jiǎn)單共晶型三元系：圖的構(gòu)成、平面投影圖、結(jié)晶過程（冷卻組織及量-杠桿原理應(yīng)用）、等溫線與截面。第9、10學(xué)時(shí)作業(yè)：3-2課外閱讀：相圖的基本規(guī)則6）具有一個(gè)穩(wěn)定二元化合物的三元系7）具有一個(gè)不穩(wěn)定二元系的三元系：圖的特點(diǎn)、分析相圖中一個(gè)特殊的點(diǎn)M勺冷卻過程1第11、12學(xué)時(shí)作業(yè)：分析M、M點(diǎn)的冷卻過程232.3相圖的應(yīng)用1）高爐渣系CaO-SiO2-Al2O3分析2

10、）轉(zhuǎn)爐渣系CaO-SiO-FeO分22析第13、14學(xué)時(shí)作業(yè)3-4冶金溶液（10學(xué)時(shí)）3.1鐵溶液3.1.1兩個(gè)基本定律具體內(nèi)容拉烏爾定律；亨利定律；兩個(gè)定律的聯(lián)系及區(qū)別分析。3.1.2不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)活度及活度系數(shù)之間的相互轉(zhuǎn)換具體內(nèi)容作業(yè)2-112-12；思考2-8三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度的定義；三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度之間的關(guān)系（3個(gè)關(guān)系式）；三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)的活度系數(shù)之間的關(guān)系（11個(gè)關(guān)系式）第15、16學(xué)時(shí)作業(yè)2-12-2；思考2-12-22-53.1.3標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能具體內(nèi)容溶解前為純物質(zhì)M,溶解在溶液中分別為三個(gè)不同標(biāo)準(zhǔn)態(tài)時(shí)標(biāo)準(zhǔn)溶解自由能；例題2-23.1.4多元系鐵溶液?活度相互作用系數(shù)具體內(nèi)

11、容瓦格納模型（一價(jià)、二階作用系數(shù)）；相互作用系數(shù)的關(guān)系（瀘昭百勻割）；例題2-3，2-4第17、18學(xué)時(shí)作業(yè)2-42-52-72-9；思考2-6二元正規(guī)溶液具體內(nèi)容混合自由能與過剩自由能；正規(guī)溶液的定義；正規(guī)溶液的混合函數(shù)與過剩函數(shù)；正規(guī)溶液的性質(zhì)例題2-6第19、20學(xué)時(shí)冶金爐渣3.3.1爐渣的性質(zhì)堿度（堿度，光學(xué)堿度，過剩堿）；氧化還原性3.3.2分子理論理論模型;例題2-8第21、22學(xué)時(shí)作業(yè)2-132-142-153.3.3捷姆金完全離子理論理論模型;例題2-93.3.4爐渣的硫容量硫化物容量;硫酸鹽容量;硫容量與堿度第23、24學(xué)時(shí)作業(yè)2-162-172-19閱讀磷酸鹽容量冶金熱力學(xué)

12、應(yīng)用（8學(xué)時(shí)）4.1冶金反應(yīng)過程最高反應(yīng)溫度及煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算冶金反應(yīng)過程標(biāo)準(zhǔn)焓的計(jì)算最高反應(yīng)溫度的計(jì)算煉鋼中元素發(fā)熱能力的計(jì)算第25、26學(xué)時(shí)4.2固體氧化物直接還原直接還原熱力學(xué)分析；直接還原機(jī)理；直接還原C0T平衡圖。第27、28學(xué)時(shí)閱讀：固體氧化物的間接還原4.3選擇性還原從紅土礦中提取鉆和鎳選擇性還原過程熱力學(xué)；分析討論。4.4選擇性氧化奧氏體不銹鋼的去碳保鉻1）鉻的氧化物；含鉻鐵水的吹煉；第29、30學(xué)時(shí)閱讀：爐渣脫硫、脫磷的熱力學(xué)分析（P127-134）2）奧氏體不銹鋼冶煉發(fā)展的三個(gè)階段；奧氏體不銹鋼的去碳保鉻；理論計(jì)算；分析討論。第31、32學(xué)時(shí)作業(yè)4-34-44-5閱

13、讀：霧化提磯（P122-123）（二）冶金動(dòng)力學(xué)部分（30學(xué)時(shí)）冶金反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)（8學(xué)時(shí)）5.1化學(xué)反應(yīng)速率及反應(yīng)級(jí)數(shù)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)度；化學(xué)反應(yīng)速率；化學(xué)反應(yīng)速率方程（n級(jí)不可逆反應(yīng)）；1級(jí)可逆反應(yīng)方程。5.2反應(yīng)速率與溫度的關(guān)系阿累尼烏斯公式與活化能；活化能與熱力學(xué)函數(shù)關(guān)系式。1）外擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型第1、2學(xué)時(shí)作業(yè)5-1,5-2；思考題：5-1,5-2閱讀：串連反應(yīng)5.3擴(kuò)散與傳質(zhì)費(fèi)克第一定律；費(fèi)克第二定律；費(fèi)克二定律的特解（擴(kuò)散偶；幾何面源）第3、4學(xué)時(shí)閱讀：有效碰撞理論及過渡態(tài)理論5.4相際傳質(zhì)邊界層的概念；邊界層理論；傳質(zhì)系數(shù)第5、6學(xué)時(shí)作業(yè)6-15.5多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)基本模型雙膜

14、理論；溶質(zhì)滲透理論；表面更新理論；舉例66第7、8學(xué)時(shí)作業(yè)6-3,6-7；思考題：6-56多相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)（22學(xué)時(shí)）6.1氣一固反應(yīng)（8學(xué)時(shí)）6.1.1氣-固反應(yīng)特點(diǎn)與反應(yīng)機(jī)理氣固反應(yīng)特點(diǎn)及處理方法；6.1.2未反應(yīng)核模型第9、10學(xué)時(shí)2）內(nèi)擴(kuò)散為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型3）界面化學(xué)反應(yīng)為限制環(huán)節(jié)時(shí)反應(yīng)模型第11、12學(xué)時(shí)4）內(nèi)擴(kuò)散和界面化學(xué)反應(yīng)混合控速時(shí)反應(yīng)模型5）般情況第13、14學(xué)時(shí)作業(yè)7-1，7-2；思考題7-16.1.3未反應(yīng)核模型應(yīng)用未反應(yīng)核模型特殊條件下：外擴(kuò)散、內(nèi)擴(kuò)散或界面化學(xué)反應(yīng)控速應(yīng)用及動(dòng)力學(xué)參數(shù)獲取，舉例第15、16學(xué)時(shí)作業(yè)7-3，7-4；思考題：7-2，7-36.2氣一液反應(yīng)

15、（8學(xué)時(shí)）6.2.1氣泡形成機(jī)理與動(dòng)力學(xué)過程6.2.2均相中氣泡的生成機(jī)理均相中氣泡的生成機(jī)理；例：碳-氧反應(yīng)；非均相氣泡生成機(jī)理；活性氣隙的最大半徑；氣泡長(zhǎng)大與上升動(dòng)力學(xué)機(jī)理。第17、18學(xué)時(shí)作業(yè)7-56.2.3氣泡在液相中的行為氣泡在液相中的運(yùn)動(dòng)；氣泡在上浮過程中長(zhǎng)大。6.2.2鋼液中碳-氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1）碳氧反應(yīng)機(jī)理2）碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型第19、20學(xué)時(shí)作業(yè)7-63）碳氧反應(yīng)動(dòng)力學(xué)模型舉例6.2.4氣泡冶金過程動(dòng)力學(xué)1）吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)機(jī)理2）吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型（1）第21、22學(xué)時(shí)作業(yè)7-7；思考題7-43）吹氬冶煉超低碳不銹鋼碳氧反應(yīng)模型（2）4）吹氬脫氫過程

16、動(dòng)力學(xué)第23、24學(xué)時(shí)作業(yè)7-8；思考題7-5液一液反應(yīng)（4學(xué)時(shí)）6.3.1液-液相反應(yīng)特點(diǎn)與動(dòng)力學(xué)方程液-液反應(yīng)特點(diǎn)液-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)機(jī)理液-液反應(yīng)動(dòng)力學(xué)方程第25、26學(xué)時(shí)作業(yè)7-96.3.2液-液反應(yīng)應(yīng)用實(shí)例例：錳氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第27、28學(xué)時(shí)作業(yè)7-10；思考題7-6，7-76.4液一固反應(yīng)（2學(xué)時(shí)）固-液相反應(yīng)特點(diǎn)；固-液相反應(yīng)機(jī)理；實(shí)例介紹：爐渣-耐火材料反應(yīng)實(shí)例第29、30學(xué)時(shí)作業(yè)7-11；思考題：7-8模塊二冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)（24學(xué)時(shí)）（一）課程設(shè)計(jì)的思想、效果以及課程目標(biāo)基于冶金物理化學(xué)學(xué)科特點(diǎn)和學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，即培養(yǎng)基礎(chǔ)知識(shí)扎實(shí)，綜合素質(zhì)高，實(shí)踐能力強(qiáng)，具有創(chuàng)新精神，適應(yīng)社

17、會(huì)發(fā)展需要的高水平研究型創(chuàng)新人才，不僅需要傳授給學(xué)生冶金物理化學(xué)的理論知識(shí)，更要培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力和科技創(chuàng)新能力。實(shí)驗(yàn)教學(xué)作為冶金物理化學(xué)教學(xué)的重要組成部分，是培養(yǎng)學(xué)生理論結(jié)合實(shí)際、動(dòng)手能力、創(chuàng)造力、想象和思維能力的有效手段，對(duì)于工程技術(shù)與研究型人才的培養(yǎng)尤為重要。根據(jù)冶金物理化學(xué)教學(xué)大綱，按照學(xué)生培養(yǎng)目標(biāo)，密切結(jié)合冶金物理化學(xué)的特點(diǎn),切實(shí)把握理論教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)和科技創(chuàng)新環(huán)節(jié)，注重相互之間的聯(lián)系與結(jié)合，科學(xué)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容。課程的設(shè)計(jì)思想（1）注重實(shí)踐，倡導(dǎo)創(chuàng)新，將學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新能力的培養(yǎng)放在首位；在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)上，我們將傳統(tǒng)的印證性實(shí)驗(yàn)改為探索性、設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)，用以培養(yǎng)學(xué)

18、生分析和解決實(shí)際問題的能力及創(chuàng)新能力。教學(xué)內(nèi)容重點(diǎn)體現(xiàn)在本科生綜合能力、實(shí)踐能力和創(chuàng)新能力培養(yǎng)與提高方面。既要符合培養(yǎng)適應(yīng)社會(huì)發(fā)展對(duì)創(chuàng)新型人才、工程型人才的需要，同時(shí)又要注重層次化，即基礎(chǔ)層次、綜合層次、創(chuàng)新層次。在基礎(chǔ)層次培養(yǎng)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)綜合層次和創(chuàng)新層次的能力培養(yǎng)的教學(xué)體系。將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中，拓寬課程內(nèi)容和方法，讓學(xué)生更多地了解冶金學(xué)科的發(fā)展，增強(qiáng)科技創(chuàng)新意識(shí)，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力。將實(shí)踐教學(xué)與創(chuàng)新教育結(jié)合，把實(shí)踐教學(xué)作為創(chuàng)新精神與工程能力培養(yǎng)的重要環(huán)節(jié)，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與課堂教學(xué)緊密結(jié)合

19、、互相補(bǔ)充、相互加強(qiáng)。由于課堂教學(xué)和實(shí)驗(yàn)教學(xué)進(jìn)度一致，使得實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與課堂教學(xué)的重點(diǎn)、難點(diǎn)相互呼應(yīng)。學(xué)生帶著問題做實(shí)驗(yàn)，在實(shí)驗(yàn)中去尋找這些問題的答案，有利于鞏固學(xué)生對(duì)相關(guān)知識(shí)的掌握，達(dá)到了強(qiáng)化課堂教學(xué)效果的目的。實(shí)驗(yàn)課程效果多年來，學(xué)院“211”工程建設(shè)實(shí)驗(yàn)室投入資金2000萬元，建成了符合當(dāng)前世界冶金科技發(fā)展趨勢(shì)的“現(xiàn)代冶金技術(shù)實(shí)驗(yàn)室”、“高溫物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)室”兩個(gè)特色、優(yōu)勢(shì)明顯的高水平實(shí)驗(yàn)室，形成了從事冶金技術(shù)和現(xiàn)代冶金學(xué)科領(lǐng)域基礎(chǔ)研究、進(jìn)行冶金工藝改造和研究開發(fā)冶金新工藝等方面科學(xué)研究和教學(xué)基地。為冶金學(xué)科的全面發(fā)展并在整體上接近國際同類學(xué)科先進(jìn)水平奠定了很好的基礎(chǔ)。目前已建立了軟、硬件條件

20、良好的完善實(shí)踐教學(xué)體系。另外，實(shí)驗(yàn)教學(xué)內(nèi)容與課堂講授內(nèi)容相互配合，極大地促進(jìn)了學(xué)生對(duì)相關(guān)理論知識(shí)的掌握，使理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)結(jié)合的更加緊密，相輔相成，大大促進(jìn)了學(xué)生工程實(shí)踐和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)，全面提高了課程的教學(xué)效果。課程目標(biāo)通過冶金物理化學(xué)實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的學(xué)習(xí)與鍛煉，為后續(xù)的其他專業(yè)課程學(xué)習(xí)打好扎實(shí)的實(shí)踐基礎(chǔ)；提高學(xué)生實(shí)踐動(dòng)手能力與理論聯(lián)系實(shí)際的能力，分析解決問題的能力和創(chuàng)新能力，達(dá)到培養(yǎng)高水平研究型人才、工程型人才的目標(biāo)。（二）課程內(nèi)容冶金物理化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)共計(jì)24學(xué)時(shí)，由三個(gè)“子模塊”組成：子模塊一：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室完成四個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，共計(jì)16學(xué)時(shí)。這部分進(jìn)行的教學(xué)改革是：為了充分發(fā)

21、揮部分同學(xué)的潛能，在每個(gè)實(shí)驗(yàn)后均有相應(yīng)的拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練內(nèi)容，以供優(yōu)秀的學(xué)生在業(yè)余時(shí)間選擇練習(xí)。子模塊二：利用網(wǎng)絡(luò)和國際優(yōu)秀物理化學(xué)軟件FactSage，設(shè)計(jì)了四個(gè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)2學(xué)時(shí)，共計(jì)8學(xué)時(shí)。子模塊三：進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的理論聯(lián)系實(shí)際、科研創(chuàng)新能力，將科研成果、科研思路、新型實(shí)驗(yàn)裝備和新的實(shí)驗(yàn)技術(shù)和方法引入到課程教學(xué)內(nèi)容中，拓寬課程內(nèi)容和方法，達(dá)到培養(yǎng)學(xué)生綜合能力的目的，設(shè)計(jì)了四個(gè)選作實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)4學(xué)時(shí)，共計(jì)16學(xué)時(shí)。子模塊一內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一、銅液定氧實(shí)驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解固體電解質(zhì)定氧電池的工作原理，掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)分析計(jì)算結(jié)果和銅液定氧的方

22、法，定氧數(shù)據(jù)的處理計(jì)算；了解定氧探頭的制作；了解高溫爐的結(jié)構(gòu)、電熱體、加熱原理；了解并掌握熱電偶的測(cè)溫原理、測(cè)溫方法、高溫爐恒溫帶的測(cè)量；了解氣體凈化方法和原理、高溫爐內(nèi)氣氛控制的方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:自己設(shè)計(jì)一個(gè)電爐；已知：爐管尺寸50*60*600mm,電源電壓220v加熱帶長(zhǎng)度400mm,氧化性氣氛工作,爐體中等保溫，要求爐膛溫度1000C計(jì)算電熱絲的直徑與長(zhǎng)度，匝數(shù)及匝間距。自己制作一個(gè)單鉑銠熱電偶；氬氣脫水、脫氧、脫除C02的具體實(shí)驗(yàn)步驟；簡(jiǎn)述定氧電池的制作步驟；鐵液定氧實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)。實(shí)驗(yàn)二、利用差熱分

23、析技術(shù)研究AlN材料的氧化行為【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解熱分析技術(shù)相應(yīng)的工作原理，掌握運(yùn)用熱分析數(shù)據(jù)研究AlN材料的氧化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)過程的方法，相關(guān)數(shù)據(jù)的處理計(jì)算；了解TG、DTA及TG-DTA(DSC)聯(lián)用熱分析儀的操作技術(shù)；掌握試樣化學(xué)反應(yīng)過程中質(zhì)量變化的測(cè)量方法。提高學(xué)生的動(dòng)手能力、綜合運(yùn)用知識(shí)的能力。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練：用TG-DTA(DSC)法測(cè)量含水鐵礦石或紅土鎳礦在加熱過程中質(zhì)量變化及熱分解溫度；通過分析軟件，計(jì)算反應(yīng)的幾個(gè)階段的失重量，幾個(gè)階段的起始反應(yīng)溫度，幾個(gè)階段的熱效應(yīng)的變化，并輸出測(cè)量數(shù)據(jù)；根據(jù)

24、數(shù)據(jù)處理計(jì)算結(jié)果，判斷幾個(gè)特殊階段的化學(xué)反應(yīng)方程式。實(shí)驗(yàn)三、鐵礦石900C間接還原性能檢測(cè)【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解、鞏固所學(xué)冶金物理化學(xué)過程熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，并運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識(shí)，對(duì)影響鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能的相關(guān)因素進(jìn)行分析討論，提高理論聯(lián)系實(shí)際的水平；了解并掌握鐵礦石還原動(dòng)力學(xué)性能測(cè)定方法；了解所用設(shè)備的工作原理及基本操作方法。通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練:球團(tuán)礦900C還原膨脹性能檢測(cè);塊礦的爆裂性能。實(shí)驗(yàn)四、含鈦高爐渣中鈦的結(jié)晶富集【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】

25、綜合性實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：4通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠理解、運(yùn)用所學(xué)冶金物理化學(xué)熱力學(xué)相圖、動(dòng)力學(xué)等專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，對(duì)影響鈦富集相物相的組成、晶體結(jié)構(gòu)、微觀形貌等相關(guān)因素進(jìn)行分析討論，找出優(yōu)化的選擇結(jié)晶條件；了解并初步掌握X射線衍射儀的工作原理和正確操作方法，初步掌握X射線衍射進(jìn)行物相鑒定的方法；了解掃描電子顯微鏡與能譜儀的結(jié)構(gòu)與工作原理，初步掌握掃描電子顯微鏡與能譜儀進(jìn)行物相的微觀形貌和化學(xué)組成的鑒定方法；通過實(shí)驗(yàn)，使得同學(xué)們的動(dòng)手能力和分析問題與解決問題的能力得到提高。在上述實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，學(xué)生可以在業(yè)余時(shí)間開展如下拓展實(shí)驗(yàn)訓(xùn)練：鋼中非金屬夾雜物的金相鑒定；爐渣和燒結(jié)礦的礦相分析；(3)利用掃描電鏡

26、和能譜儀對(duì)鋼中夾雜物微觀形貌和組成進(jìn)行分析及測(cè)定。子模塊二內(nèi)容實(shí)驗(yàn)五、硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)分析【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生能夠掌握標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和非標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)化學(xué)反應(yīng)等溫方程式的計(jì)算方法及應(yīng)用，能分析溫度、活度、分壓等因素對(duì)化學(xué)反應(yīng)方向的影響；理解硅熱還原法煉鎂的熱力學(xué)原理。掌握FactSage軟件的Reaction模塊的主要用法。實(shí)驗(yàn)六、鐵水脫硫的熱力學(xué)模擬【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2實(shí)際冶金過程多為金屬熔體、爐渣、煙氣等多元多相組成的復(fù)雜體系，計(jì)算其平衡組成目前唯一可行的方法是采用如FactSage這樣的熱化學(xué)計(jì)算專業(yè)軟件；同時(shí)，對(duì)于爐渣、熔锍等多元熔體由于

27、多偏離理想溶液且組元眾多，其過剩熱力性質(zhì)多采用溶液模型來描述。目前，同時(shí)集成熱化學(xué)數(shù)據(jù)庫并具有多種計(jì)算功能的熱力學(xué)軟件已經(jīng)成為冶金工作者進(jìn)行熱力學(xué)計(jì)算及過程模擬的主流工具。通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能理解多元多相反應(yīng)的計(jì)算原理及用途，掌握運(yùn)用冶金熱力學(xué)計(jì)算結(jié)果分析和調(diào)控脫硫反應(yīng)的能力；了解FactSage軟件的爐渣、鐵水熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，掌握FactSage軟件的Equilib模塊的主要用法以及結(jié)算結(jié)果的分析。實(shí)驗(yàn)七、爐渣相圖的綜合應(yīng)用【實(shí)驗(yàn)性質(zhì)】網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)；學(xué)時(shí)：2通過本實(shí)驗(yàn)的學(xué)習(xí)，使學(xué)生熟練掌握二元系、三元系相圖（等溫截面、液相投影面、等組成的等溫截面）的解讀；以煉銅和煉鋼過程的主要渣系為例，掌握利用爐渣相圖分析冶金過程中的爐渣的熔化性