基本介紹
- 中文名：冶金物理化學
- 外文名：Physical Chemistry of Metallurgy
- 簡介：冶金工程與物理化學相融交叉學科
- 包括：冶金熱力學、冶金反應動力學
- 包括：冶金電化學和固體電化學
- 包括：冶金熔體和溶液理論
- 包括：材料物理化學
- 包括：計算冶金與材料物理化學
學科簡介,學科內容,開設課程,專業開設學校,學科願景,
學科簡介
其研究對象分為六個分支學科：①冶金熱力學：研究多元多相複雜冶金體系的冶金熱力學、化合物的熱力學數據、表面和界面熱力學。②冶金反應動力學：研究冶金反應微觀與巨觀動力學、結晶動力學、材料製備過程的動力學、分形體的冶金反應動力學、納米粒子的冶金反應動力學。③冶金電化學和固體電化學：研究渣-金界面反應的電化學機理、新型電池的物理化學、固體電解質電池和電化學感測器。④冶金熔體和溶液理論：研究冶金熔體（熔渣、熔鋶、熔鹽和金屬熔體）的物性、冶金熔體的熱力學模型和結構、水溶液和電解質溶液的物性及乳濁液、懸濁液及無機高分子溶液結構。⑤材料物理化學：研究材料製備過程的熱力學和動力學，材料的組成、組織、結構及其與性質或功能的關係，材料與使用環境間相互作用的物理化學，材料的組成、結構和性質的遺傳行為等。⑥計算冶金與材料物理化學：多元、多相冶金體系平衡與相圖計算，MC方法、MD方法、模式識別技術、人工神經網路技術、支持向量計算法等在冶金中的套用，量子化學計算在冶金中的套用，冶金過程的計算機模擬和專家系統，以及冶金資料庫等。
傳統的冶金物理化學指冶金過程物理化學，其學科內容包括冶金過程熱力學、冶金過程動力學及冶金熔體3部分。隨著學科的不斷發展，與相關學科的交叉融合，新的冶金物理化學學科包括了冶金熱力學與熱化學、冶金動力學與過程強化、冶金熔體、冶金電化學基礎理論及電化學工程、有色金屬二次資源化學、材料物理化學與新能源材料、納米材料製備物理化學、資源與環境的物理化學、綠色冶金與材料製備的物理化學、冶金非線性理論、外場作用的冶金物理化學、生物冶金物理化學、冶金物理化學研究的新方法、新測試技術和新儀器等。
學科內容
冶金熱力學與熱化學是利用化學熱力學的原理研究冶金反應過程的可能性(方向)及反應達到平衡的條件，以及在該條件下反應物能達到的最大產出率，確定控制反應過程的參數(溫度、壓力、濃度及添加劑的選擇)。
冶金動力學與過程強化是利用化學動力學的原理及物質、熱能、動量傳輸的原理來研究冶金過程的速率和機理，確定反應過程速率的限制環節，從而得出控制或提高反應的速率，縮短冶煉時間，增加生產率的途徑。
冶金熔體是火法冶金反應中參加的具體物質，包括金屬互治的金屬熔體、氧化物互治的熔渣及硫化物互溶的熔鋶等。它研究熔體的相平衡、結構及其物理和化學性質，而熔體的組分是反應的直接參加者，熔體的結構及性質則直接控制反應的進行。
冶金電化學是利用電化學的知識來設計和指導冶金過程的理論。常見的有電解鋁冶金、電解錳冶金、貴重金屬的電解冶金等。
有色金屬二次資源化學是利用冶金物理化學的方法進行有色金屬資源的回收利用及深加工處理。
材料物理化學與新能源材料是冶金物理化學學科不斷發展的另一新興分支。它是將傳統的冶金學理論運用於新型材料的製備和套用。目前該領域的研究和發展十分火熱，發展方向也越來越多元和寬闊，涉及了高性能金屬材料、功能材料、新能源材料等多方面。例如中南大學冶金及套用物理化學研究所在長期從事有色冶金的基礎上，不斷拓寬研究領域，近年來在光催化材料（TiO2、WO3）、催化劑開發、太陽能電池材料、薄膜材料領域取得巨大的研究成果。電池大王王傳福就是畢業於中南大學該專業，從事新能源電動車電池技術的研發人員大多與該專業有關。
冶金物理化學的基礎是物理化學、物理學、數學、冶金學、金屬學等；與其相鄰的學科有：材料化學、材料物理、材料科學與工程、物理化學和化學化工等。
開設課程
主修課程：物理化學、物理學、數學、冶金學、金屬學、材料物理化學、冶金熱力學、冶金動力學、濕法冶金配位化學、稀有金屬冶金專論、重金屬冶金專論、材料化學與工程、材料電化學、稀土化學與材料、新能源材料、表面物理化學等。
專業開設學校
學科願景
該學科主要以基礎理論的前沿探索與工程套用研究為發展方向，為解決我國有色金屬行業重大科學問題培養人才。
