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绪论1

1反应焓的计算方法及应用3

1.1焓变计算方法3

1.1.1物理热的计算3

1.1.2化学反应焓的计算5

1.2其他方法计算化合物的标准生成焓11

1.2.1利用溶解焓计算化合物的标准生成焓11

1.2.2利用电池电动势计算化合物的标准生成焓12

1.2.3利用离子标准生成焓计算化合物的标准生成焓12

1.2.4利用平衡常数与温度的关系计算反应生成物的标准生成焓13

1.3热容和标准生成焓的近似计算14

1.3.1热容Cp和Cv的近似计算14

1.3.2无机化合物标准生成焓的近似计算17

1.4热化学在冶金和材料制备过程中的应用实例20

1.4.1理论热平衡计算最高反应温度（理论温度）20

1.4.2炼钢过程中元素氧化发热能力计算23

1.4.3热化学计算用于提取冶金工艺的建立与选择24

1.4.4 Al-Ti02-C-Zr02（nm）体系燃烧合成刀具材料的绝热温度计算29

本章例题32

习题35

2标准吉布斯自由能计算及其在冶金和材料制备过程中的应用37

2.1标准吉布斯自由能变化的计算37

2.1.1定积分法计算标准吉布斯自由能△G？——焦姆金-施瓦尔兹曼方程37

2.1.2不定积分法计算标准吉布斯自由能△G？——吉布斯-亥姆霍兹方程42

2.2标准吉布斯自由能变化与温度的关系式44

2.2.1△G？与温度T关系的多项式44

2.2.2 △G？与温度T关系的近似式47

2.3标准吉布斯自由能的估算方法55

2.3.1固态物质标准熵的估算方法55

2.3.2液态物质标准熵的估算方法58

2.3.3气态物质标准熵的近似计算方法58

2.4运用△rG？时应注意的几个问题60

2.4.1用△rG？判断化学反应方向的数值界限60

2.4.2△rG？与平衡问题60

2.4.3△rG？与逐级还原（或逐级氧化）规则61

2.4.4△rG？判断化学反应方向的局限性61

2.5△rG？和△rG在冶金和材料制备过程中的应用62

2.5.1高炉冶炼中元素还原的热力学分析62

2.5.2共生矿综合利用的热力学分析64

2.5.3坩埚反应与坩埚选择的热力学分析73

2.5.4氮化硅陶瓷材料的热力学稳定性分析77

2.5.5锆刚玉莫来石／氮化硼复合材料制备的热力学分析80

本章例题81

习题83

3热力学参数状态图及其应用85

3.1热力学参数状态图的种类85

3.1.1化合物（或化学反应）标准吉布斯自由能与温度的关系图86

3.1.2化学反应吉布斯自由能对温度图（又称波贝克斯-埃林汉图）99

3.1.3化学反应吉布斯自由能△rG-RTlnJ图（又称极图）101

3.1.4化学反应的平衡常数-温度（lgK？-1/T）图103

3.1.5化学反应的lgK？-lgpo2/p？图105

3.1.6硫化物焙烧反应的优势区图（lgpso2/p？-1gpo2/p？图）107

3.1.7氧势-硫势图（lgpo2/p-lgps2/p图）111

3.1.8电化学反应的电势E-pH图116

3.2热力学参数状态图的绘制118

3.2.1绘制热力学参数状态图的原理118

3.2.2热力学参数状态图绘制的方法121

3.3热力学参数状态图应用实例123

3.3.1直接利用热力学参数状态图分析汝窑天青釉呈色机理123

3.3.2利用热力学参数状态图结合相图选择SO2传感器的固体电解质和参比电极材料125

3.3.3利用热力学参数状态图的叠加分析复杂铜矿选择性氧化焙烧使铜、铁分离的热力学条件127

3.3.4利用热力学参数状态图对制备Si3N4超细粉的热力学进行分析128

3.3.5利用多元热力学参数状态图对合成新型复合材料刚玉莫来石／ZrB2的可行性分析130

本章例题131

习题134

4溶液（固溶体）热力学135

4.1理想溶液135

4.1.1冶金和材料制备过程中遇到的理想溶液136

4.1.2理想溶液的依数性及其在冶金和材料中的应用136

4.2冶金和材料制备过程中常见的真实溶液143

4.2.1活度的热力学定义和标准态143

4.2.2活度的测量方法153

4.2.3活度的相互作用系数159

4.3金属溶液（含固溶体）模型及其应用167

4.3.1理想溶液模型167

4.3.2正规溶液模型168

4.3.3溶液的准化学模型174

4.4熔渣（适用于熔融玻璃）模型及活度计算177

4.4.1焦姆金完全离子溶液理论177

4.4.2熔渣的马森模型181

4.5活度计算与应用实例——稀土处理钢液的热力学计算与分析184

本章例题189

习题193

5相图分析与计算195

5.1二元相图概述195

5.1.1简单低共熔（共晶）型二元系196

5.1.2含有中间化合物型二元系198

5.1.3含固溶体型二元系201

5.1.4液态部分互溶——形成偏晶（又称偏熔）型二元系205

5.2三元相图的基本类型207

5.2.1共熔（共晶）型三元系207

5.2.2生成化合物的三元系209

5.2.3完全互溶型三元系212

5.2.4有液相分层的三元系213

5.3三元相图分析方法及基本规则的运用214

5.3.1三元系内任意一点成分的确定方法214

5.3.2确定三元系混合物的组成方法214

5.3.3确定相界线上温度变化的方向216

5.3.4判断相界线的性质216

5.3.5划分二次体系规则217

5.3.6零变点的判定218

5.4相图的构筑与判定219

5.4.1相图构筑的基本原则219

5.4.2相图正误判定222

5.5相图计算原理与方法241

5.5.1二元相图计算241

5.5.2三元相图计算简介251

5.6相图应用实例261

5.6.1利用二元相图分析钇铁石榴石（Y3Fe5O12）单晶制备261

5.6.2依据相图选择高炉渣利用的科研技术路线262

5.6.3利用相图分析高温陶瓷赛隆的合成条件264

5.6.4利用相图选择氧气顶吹转炉造渣路线266

5.7活度计算及由相图提取热力学参数268

5.7.1由二元相图提取活度269

5.7.2三元系各组元活度的计算284

本章例题296

习题301

6相变热力学314

6.1一级和二级相变314

6.1.1一级相变314

6.1.2二级相变315

6.2稳定相与亚稳相317

6.2.1新相生成热力学318

6.2.2亚稳相生成热力学320

6.2.3亚稳相的溶解度定律322

6.3凝固热力学322

6.3.1固相表面曲率对熔点的影响322

6.3.2压力对凝固过程的影响323

6.4失稳（Spinodal）分解（调幅分解）热力学324

6.4.1二元系失稳分解（调幅分解）热力学条件324

6.4.2三元系失稳分解（调幅分解）热力学条件328

6.5马氏体相变热力学331

6.5.1马氏体相变热力学概述331

6.5.2金属和陶瓷材料的马氏体相变331

6.6有序-无序转变热力学334

6.6.1有序-无序相变概述334

6.6.2有序-无序相变驱动力计算337

本章例题338

习题341

7无机热化学数据库及其应用342

7.1无机热化学数据库简介343

7.1.1数据库343

7.1.2应用程序库344

7.1.3计算机操作系统347

7.2无机热化学数据库的应用348

7.2.1国内外主要无机热化学数据库349

7.2.2无机热化学数据库在冶金和材料制备领域的运用实例350

本章例题358

习题360

8冶金和材料热力学分析实例361

8.1热力学在冶金过程中应用实例361

8.1.1选择性氧化（还原）理论在冶金过程中的应用361

8.1.2选择性还原——从红土镍矿中提取钴和镍371

8.1.3炼钢过程脱硫脱磷的热力学分析374

8.1.4铜锍吹炼热力学382

8.1.5氯化冶金原理394

8.1.6金属中夹杂物形成的热力学分析402

8.2热力学在材料制备过程中应用实例411

8.2.1资源高效利用热力学分析411

8.2.2陶瓷刀具和磨具材料Al203-TiC-ZrO2（nm）制备的热力学分析422

8.2.3Ti-ZrO2梯度功能材料制备热力学分析431

8.2.4汽车尾气传感材料制备的热力学439

8.2.5联氨还原化学镀镍热力学分析446

本章例题453

思考题460

附录461

附录1单位转化表461

附录2常用常数表462

附录3键焓462

附录4离子半径463

附录5一些物质的熔点、熔化焓、沸点、蒸发焓、转变点、转变焓464

附录6某些物质的基本热力学数据466

附录7氧化物的标准吉布斯自由能△rG？474

附录8 1500K以上氧化物的标准生成吉布斯自由能△fG？476

附录9某些化合物的标准吉布斯自由能变化△rG？（kJ）=A+BT478

附录10不同元素溶于铁液生成w[i]=1％溶液的标准溶解吉布斯自由能△solG？480

附录11溶于铁液中1873K（1600℃）时各元素的eji482

附录12不同元素溶于铜液生成w[i]=1％溶液的标准溶解吉布斯自由能△solG？484

附录13 Cu-i-j系活度相互作用系数485

附录14本书英文目录487

附录15 本书俄文目录494

参考文献502