第一章材料的熔炼。
熔炼：将原材料加热到熔点以上，使其熔化为液态，再冷凝为固体的制取过程。
1.1钢铁冶金：
炼铁主要是还原过程，炼钢主要是氧化过程。
1、钢铁冶金。
1）、高炉炼铁生产过程：
还原：矿石中的铁被还原；
造渣：高温下石灰石分解形成的氧化钙与酸性脉石形成炉渣；
传热和渣底反应：被还原的矿石降落使温度升高加速反应将全部氧化铁还原成氧化亚铁，风口区残余的氧化亚铁还原成铁，与炉渣一起进入炉缸。
2）、高炉炼铁原料：铁矿石、燃料和熔剂。
焦炭：它是把炼焦的煤粉或是几种煤粉的混合物装在炼焦炉内，隔绝空气加热到1000~1100度，干馏后留下的多孔块状产物。作用是提供热量和还原剂。
3）、直接还原炼铁方法：用煤或天然气等还原剂直接将铁矿石在固态还原成海绵铁。
煤基回转窑直接还原。
气基竖炉直接还原。
熔融还原炼铁方法：用铁矿石和普通烟煤作原料，在汽化炉的流化床中，将直接、还原得到海绵铁进一步加热熔化，在熔融汽化炉的炉底形成铁水与炉渣的熔池。
4）、炼钢过程中的理化过程：
：碳被氧气直接氧化：
在温度高于1100℃条件下 2c＋o2→2co
间接氧化：在温度低于1100℃条件下 2fe＋o2→2feo
c＋feo→fe＋co
②硅、锰的氧化：a.直接氧化反应：
si＋o2 → si02
2mn＋o2 → 2mno
b.间接氧化，但主要是间接反应：
si＋2feo → si02＋2fe
mn＋feo → mno＋fe
③脱磷：磷是以磷化铁(fe2p)形态存在，炼钢利用炉渣中feo及cao与其化合生成磷酸钙渣去除 fe2p＋5feo＋4cao→(cao)4·p2o5＋9fe
④脱硫：硫是以fes形式存在，利用渣中足够的cao，把其中fes去除。
反应式为 fes + cao-->feo + cas
⑤脱氧（再还原）：通常采用的脱氧剂有：锰铁、硅铁和铝等。
me +feo-->meo +fe
5）、炼钢炉：
转炉炼钢：最早使用。利用空气或氧气进行氧化，可采用低吹、侧吹、顶吹。
电炉炼钢：电弧炉炼钢：依靠电极把电流引入熔炼室，在电极与金属炉料之间产生电弧使炉料熔化。
感应炼钢：在螺旋形的感应线圈中输入交流电，使置于坩锅中的炉料内部产生感应电流，生热，熔化金属。
平炉炼钢：容量大。
6）、连续铸造：
钢铁的连续铸造：
occ连铸技术。
钢锭的液芯轧制。
1.2、铝冶金：
两个环节：一是从含铝的矿石中制取纯净的氧化铝。
二是采用熔盐电解氧化铝的到纯铝。
1）、生产氧化铝：
拜耳法（湿碱法）：
1 铝土矿的浸出：
2 铝酸钠溶液的晶种分解：
3 氢氧化铝的煅烧。
4 母液的蒸发与苛化。
烧结法。5 生料烧结。
6 熟料溶出：
7 铝酸钠溶液的脱硅。
8 碳酸化分解：
2）、生产al
熔盐电解法：氧化铝、冰晶石、氟化盐。
通过熔盐电解氧化铝。用氧化铝、冰晶石及其他氟化盐等作为电解质，把其放入有碳素阳极和阴极所组成的电解槽中，然后通入直流电，结果在阴极得到液体铝；在阳极得到氧，它使碳阳极氧化而析出气体co2和co。
1.3、铜冶金。
根据矿石的类型不同，从铜矿中提取铜有火法冶金和湿法冶金两种方法。火法冶金主要用于硫化铜矿的冶炼，湿法冶金主要用于处理氧化铜矿。
1）、火法炼铜：1造锍熔炼2 吹炼3 火法精炼4 电解精炼。
1 造锍熔炼。
1）锍是金属硫化物的共熔体，铜锍就是铜的硫化物和铁的硫化物的共熔体（习惯性称为冰铜）。
2）造锍熔炼的目的在于首先使炉料中的铜尽可能全部进入冰铜，部分铁以硫化亚铁形式也进入冰铜，使大部分铁氧化成氧化亚铁与脉石矿物造渣，使冰铜与炉渣分离。
造锍熔炼必须遵循两个原则：使炉料中有足够的硫来形成冰铜；使炉渣中含二氧化硅接近饱和，以便使冰铜炉渣不致混熔。
4）铜的传统造锍熔炼方法有鼓风炉熔炼、反射炉熔炼和电炉熔炼，目前闪速炉和熔池熔炼。
2 冰铜吹炼：在一定压力下将空气送到液体冰铜中，使冰铜中的硫化亚铁氧化变成氧化亚铁与加入的石英熔剂造渣，而硫化亚铜则经过氧化后又与硫化亚铜相互反应变成粗铜。温度1200～1250℃
3 粗铜火法精炼
4 电解精炼。
将火法精炼铜作为阳极，相间地装入电解槽中，用硫酸铜和硫酸的水溶液作电解质，引入直流电后，阳极铜进行电化学溶解，纯铜在阴极上析出，铜中的杂质和有价元素根据其电化学性质不同，或者进入阳极泥，或者保留在电解液中，从而实现铜和杂质的分离。
玻璃基本过程。
1.4真空冶金。
概念：真空冶金是在低于标准大气压条件下进行的冶金作业。
优点：可以实现大气中无法进行的冶金过程，能防止金属氧化，分离沸点不同的物质，除去金属中的气体或杂质，增强金属中碳的脱氧能力，提高金属和合金的质量。
缺点：成本高、技术复杂、应用范围受限。
1.5单晶材料制备。
单晶材料的制备简称晶体生长：是将物质的非晶态、多晶态或者能够形成该物质的反应物通过一定的物理化学手段转变为单晶状态的过程。
制备方法：按单晶体原子的**不同分为：熔体法、溶液法、气相法、固相法。
原理概述：首先将结晶物质通过熔化或溶解的方式转变为熔体或溶液，然后控制其热力学条件使晶相生成并长大。相应的晶体生长方法有熔体法、常温溶液法、高温溶液法、及其他相关方法。
制备关键：避免多余晶核的形成，保证唯一晶核的长大，要求材料纯度高，以避免非均匀形核；过冷度低以防止形成其他晶核。
a、熔体法：从结晶物熔体中生长晶体。
1 过冷度是熔体法晶体生长的驱动力。
2 温度梯度，越趋近生长界面，熔体温度越低。增大晶体温度剃度，减小熔体温度梯度可提高晶体生长速度。
3 提拉法；坩埚下降法、泡生法、水平区熔法；浮区法。
b．溶液法：在具有过饱和度的溶液中，溶质在籽晶面上长大形成较大的单晶体。为了保持过饱和度，可采用循环泵，使调节好过饱和度的母液循环流动到放置籽晶的容器里，也可以加压以提高溶解度。
1 必要条件：溶液的浓度大于该温度下的平衡浓度。
2 驱动力：溶液浓度大于饱和浓度的程度。即过饱和度。
3 关键：把溶液状态控制在亚稳定区内。
4 常温溶液（水、重水、液态有机物为溶剂的溶液）法：降温法、流动法、蒸发法、电解溶剂法、凝胶法；
高温溶液法：在高温条件下溶于适当的助溶剂中形成溶液，在其过饱和的情况下制取单晶。包括助溶剂挥发法、缓冷法、籽晶降温法、溶液提拉法。
c．水热法/高压溶液法：利用高温高压的水溶液，使在大气条件下难溶或不溶于水的物质通过溶解或反应生成该物质的过饱和溶液，进而生长为晶体的方法。
d．高温高压法。
e．焰熔法：利用氢气和氧气在燃烧过程中产生高温，使疏松的原料粉末撒下通过氢氧焰熔融，并落在一个冷却的结晶杆上结成单晶。
1.6玻璃的熔炼与凝固：
玻璃：一种熔融的无机产物，冷却时固化为刚性的非晶态固体。
特性：各向同性；无固定熔点；亚稳性；变化的可逆性；可变性。
分类：单质玻璃、有机玻璃、无机玻璃。常见：普通玻璃、光学玻璃、石英玻璃、玻璃纤维、钢化玻璃。
动力学条件：熔体的冷却速度（即粘度增加速度）；该速度与熔体数量成反比。
制备过程：1 原料：主：氧化物（酸性、碱性、二价金属、四价金属）；辅助：澄清剂、着色剂、脱色剂、乳浊剂、助溶剂。
2 配合料制备：干燥、粉碎、过筛、除铁、输送。
3 玻璃的熔制：将配合料经过高温加热熔化形成的均匀、无气泡并符合成形要求的玻璃液的过程。
a、 五个阶段：硅酸盐形成、玻璃形成、玻璃液澄清、玻璃液均化、玻璃液冷却。
b、 熔制设备：玻璃熔窑（坩埚窑、池窑）
4 澄清和均化冷却：去除气孔杂质（使用澄清剂或搅拌）；消除条纹不均匀体。
5 成形：将熔融玻璃液转变为具有固定几何形状制品。
a、 方法：热塑成型和冷成型。有：压制法、拉制法、吹制法、压延法、浇铸法、烧结法、浮法。
b、 供料方法：液流法、真空吸料法、滴料法。
6 退火及后加工：
目的：消除或减少玻璃种的热应力至允许值的热处理。
步骤：加热保温慢冷快冷。
玻璃制品的加工：热加工、冷加工。热加工：利用玻璃粘度随温度改变的特性，以及导热系数小而表面张力收缩的作用来进行。烧口、火抛光、火焰切割与钻孔。
第二章粉末材料的制备。
粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。
粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。
粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。
粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法：
1. 网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时可用单一粒度表示。
2. 投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。
3. 轴径——被测颗粒外接立方体的长l、宽b、高t。
4. 球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容易处理）
5. 测定：筛分析法；激光衍射法；沉降法。
粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。
粉体的基本物理特性：
1. 粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。
2. 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。
3. 粉体颗粒的团聚。
粉体制备方法：
1. 机械制粉法：通过机械破碎、研磨或气流研磨方法将大块材料或粗大颗粒细化。
捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。
1 球磨制粉：球磨筒、磨球、研磨物质、研磨介质。
研磨方式：滚筒式；振动式；搅拌式/高能球磨。
2 气流研磨法：粉料随着高速气流的流动获得动能，通过粉末颗粒间的相互摩擦，撞击或颗粒与制粉装置间的撞击使粗大颗粒细化。
a．类型：旋涡研磨；冷流冲击；流态化气流磨。
b．特点：超细粉体，粒度均匀；可研磨低熔点物料；粉末杂质含量少；针对不同性质的粉末，可使用空气、氮气、氩气等惰性气体。
2. 物理制粉法：采用蒸发凝聚成粉，或液体雾化的方法使材料的聚集状态发生改变。
1 雾化法：通过高压雾化介质（气体或水强烈冲击液流），或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现。
a． 过程：大的液珠受到外力作用破碎成数个小液滴；液体颗粒破碎的同时，发生颗粒间相互接触，再次成为一个较大的液体颗粒，并且液体颗粒形状向球形转化；液体颗粒冷却形成小的固体颗粒。
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