▲热还原法
氧势图
•镁 熔点650 °C 沸点1091 °C
氧势图
DrGθ DrH TDrS
（1）斜率是反应的熵变 的负值
（2）转折点一定是在该 温度有反应物或产物的相 变
氧势图
在CO线以上的区域， 如元素Fe、W、P、 Mo、Sn、Ni、Co、 As及Cu等的氧化物 均可以在固态的时 候被C还原.
•镁 熔点650 °C 沸点1091 °C
Mg
1800℃
②镁合金的冶炼
• 高炉冶炼特点 • 高炉是连续的、大
规模的高温生产过 程，机械化和自动 化水平较高。 • 可以数十年不停机。
为什么不用高炉冶炼镁？
•镁 熔点650 °C
能否通过用降高低炉炉冶内炼温镁度？沸•熔的铁点点方1105式9318，°°CC，
沸点 2862 °C
镁的沸点低，容 易形成蒸汽，难 于从炉底排出镁 熔体。
1、金属材料简介
②共价键
特点 ： – 有方向性(电子在原子核周围 出现的几率有明显差异)：除 s轨道，其它轨道都有一定 的方向性，键的方向沿着电 子云重叠最大的方向； – 有饱和性：导致配位数较少； – 结构稳定，熔点高，硬，脆， 导电性差。
1、金属材料简介
③金属键
金属原子的最外层电子 数少，极易摆脱原子核的 束缚成为自由电子。自由 电子可在整个金属中自由 运动，被共有化。金属中 自由电子与金属正离子之 间构成键合称为金属键。
金属键与导热
固体的热传导
金属键与导热
•绝缘体材料 （离子或共价 晶体）：无自 由电子，靠声 子导热 •纯金属：自由 电子多，导热 主要靠自由电 子
金属键与导热
•绝缘体材料（离 子或共价晶体）： 无自由电子，靠声 子导热 •纯金属：自由电 子多，导热主要靠 自由电子 •合金：自由电子 和声子均有贡献 •磁性材料：还需 要考虑磁振子的贡 献
②镁合金的冶炼
高炉冶金为什么要吹气？ 1、加速炭的燃烧，提高炉内温度。
2、产生CO气体，促成（气相+固相）还原 反应。
3如Fe2果O3+要CO用=2高Fe3炉O4+冶CO炼2 镁， Fe在3O4降+CO低=3炉FeO温+ 的CO同2 时。 需要Fe找O+C到O合=Fe适+C的O2 还原性气体。
固态的C也可以直接对铁矿石进行还原，但是固相-固相之 间的反应，依靠原子扩散来进行，速度非常慢。
“镁合金” Why？
①、镁合金简介
国家镁合金材料 工程技术研究中心
①、镁合金简介
①、镁合金简介
电磁屏蔽
计算机、手机等产品的外壳,以降低电磁波对人 体辐射危害。
①、镁合金简介
生物性能
生物医用材料具有很高的附加值，其每公斤达 1200-150000美元，而建筑材料仅为0.1-1.2美 元，宇航材料也仅100-1200美元。
金属材料的制备
1、金属材料简介 2、镁合金的制备
①镁合金简介 ②镁合金冶炼
3、快速凝固 4、粉末冶金 5、喷射成形技术 6、非晶合金
为什么提款机的键盘要用金属？ 密码：12345
为什么提款机的键盘要用金属？
1、金属材料简介
①离子键
大多数的盐类、碱类以及金属氧化物通过离子键 结合。通过电子转移，形成各自稳定结构的带电的正 负离子，通过库仑相互作用结合在一起。
热的本质
金属键与导热
传递热能的三种形式
金属键与导热
热辐射，物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。 一般的热辐射主要靠波长较长的可见光和红外线传 播。由于电磁波的传播无需任何介质，所以热辐射 是在真空中唯一的传热方式。
金属键与导热
热对流（thermal convection）是指热量通过流动介 质，由空间的一处传播到另一处的现象。 西伯利亚寒流 大西洋暖流
氧势图
氧化物能否被还原，取决与各组元与氧的亲和能力。 亲和能力越强的组元，可以争取到更多的氧原子。
3Fe2O3+CO=2Fe3O4+CO2 Fe3O4+CO=3FeO+ CO2 FeO+CO=Fe+CO2
上面的反应式中，CO的与氧的亲和能力最强， 可以还原Fe的氧化物。
氧势图
氧势图（Ellingham）的形成原理
1、金属材料简介
③金属键
特点 ： – 金属键既无方向性，也无饱 和性。这导致金属倾向于密 堆积排列，fcc, hcp, bcc； – 良好的导电性，导热性，好 的延展性？？
1、金属材料简介
严格的说：量子力学的世界里面，没有100%的事情。 不可能有单一的化学键。
金属键与导热
热的本质
金属键与导热
金属键与堆垛方式
如何堆积才能提高致密度？
金属键与堆垛方式
面心立方FCC
密排六方HCP
金属键与堆垛方式
面心立方FCC
密排六方HCP
如何堆积才能提高致密度？
金属键与堆垛方式
原子太“软”，无法形成最致密堆积，形成体心立方
2、镁合金的冶炼
①、镁合金简介
降低汽车整车质量 是汽车轻量化最有效途径。通过测算显示，一辆汽车的自重 每减少 10%，燃油消耗量便会降低 6%~8%.
金属键与堆垛方式
由于金属键不具有饱和性和方向性，使金属的晶体结 构倾向于紧密堆垛排列。所以金属的晶体结构通常为 以下三种：
面心立方结构 (face—centered cubic, fcc) 体心立方结构 (body—centered cubic, bcc) 密排六方结构 (hexagonal close-packed, hcp)
1、金属材料简介
①离子键
Cl- Na+
特点 ：
– 以离子而不是以原子为结 合单元，要求正负离子相 间排列；
– 无方向性和饱和性,这导致 离子晶体一般具有较高的 配位数；
– 结合牢固，熔点和硬度较 高，良好的电绝缘体。
1、金属材料简介
②共价键
亚金属（C，Si， Sn，Ge）、聚合物， 无机非金属材料。由 两个或多个电负性相 差不大的原子间通过 共用电子对而形成的 化学键。
为了直观地分析和考虑各种元素与氧的亲和能力，了解不同 元素之间的氧化和还原关系，比较各种氧化物的稳定顺序， 埃林汉曾将氧化物的标准生成吉布斯自由能数值折合成元素 与1mol氧气反应的标准吉布斯自由能变化即，将反应：2x yຫໍສະໝຸດ M2＋O2＝
2 y
M
xO
y
把上式的DrGθ与温度T的二项式关系绘制成图。该图又称为氧 势图，或称为埃林汉姆图，或称为氧化物标准生成自由能与 温度的关系图。