自蔓延高温合成法技术研究

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1、自蔓延高温合成法技术研究陈起龙（南通大学机械工程学院，江苏南通，226000）【摘　要】对自蔓延高温合成技术(SHS)的最新研究动态进行了介绍,指出SHS技术作为一种制备和合成材料的新技术,以其高效、节能、经济、材料性能优良等优点,现已成为制备新材料的崭新途径,并提出自蔓延高温合成技术今后的研究方向。【关键词】自蔓延高温合成;新材料;结构材料;功能材料；应用研究中图分类号:TB39;TG148　　　　　　文献标识码:AResearchSituationofSelf-propagatingHigh-temperatureSynthesisCHENQi-long（Nantong

2、universitycollegeinmechanicalengineering，Jiangsunantong，226000）Abstract:Theprogressoncurrentresearchofself-propagatinghigh-temperaturesynthesisisintroduced.Duetosomeadvantages,suchashighperformance,energy-saving,lowcostandsoon,theSHSprocesshasalreadybeenanewmethodoffabricatingadvancedmater

3、ialsanditissuggestedthatthedevelopmentofself-propagatinghigh-temperaturesynthesisandtechnologyliesintheinvestigationanddevelopmentofnewmaterialsfabricatedbytheSHSprocess.Keywords:Self-propagatinghigh-temperaturesynthesis;Newmaterials;Structuralmaterials;Functionalmaterials;Applicationresea

4、rch1.自蔓延高温合成技术原理自蔓延高温合成(Self-propagatingHigh-tem-peratureSynthesis，缩写SHS)技术，是利用化学反应自身放热，依靠燃烧波自我维持，并通过控制自维持反应速度、燃烧温度、反应转化率等条件，进而获得具有指定成分结构产物的一种新型材料制备技术。自1967年前苏联的Merzhanov[1]等发明后，受到物理、化工、冶金、材料与械工程等领域界的日益重视和广泛应用，成为合成、制造和加工处理材料的新技术。迄今为止，用SHS制备的材料已涉及碳化物、氮化物、硼化物、氧化物及复合氧化物、超导体、合金等许多领域，带动了相应的各种新型

5、SHS技术的产生和发展，其中具有代表性的技术有以下五种:(1)SHS制粉技术。通常将压坯至于惰性气氛的反应容器中，通过镁热还原等自蔓延反应方式得到疏松的烧结块体。若产物为单一物相，可采用机械粉碎法获得烧结粉体(如TiB2的合成);若产物含反应引入杂质，则可采用湿化学法去除(如用镁热还原ZrO2制备ZrC，除去产物中MgO)。(2)SES熔铸技术。高放热量的SHS反应体系在自蔓延过程中产生的高温若超过产物熔点则形成熔体。采用冶金工艺处理熔体，就可以得到铸件，这一方向被称为SHS冶金。它包括两个步骤:①SHS法得到熔体;②冶金法处理熔体［2］。(3)SHS焊接技术。利用SHS反

6、应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。SHS焊接可用来焊接同种和异型的难熔金属、耐热材料、耐蚀氧化物陶瓷或非氧化物陶瓷和金属间化合物。SHS焊接工艺要求首先根据母材或接头的性能要求配制粉末焊料。可采用数层混合粉末构成FGM焊料。在原料中引入起增强作用的添加剂降低燃烧温度的惰性添加剂，以构成复合焊料及控制高温对母材、增强相的热损伤。然后加热引发SHS，同时施加一定的压力进行焊接［3］。(4)反应爆炸固结技术。SHS反应热冲击波做功在材料中产生大量缺陷，并能引起大幅度的塑性变形，促进物质流动扩散，使反应物产生紧密接触。(5)“化学炉”技术。采用自蔓延反应体系作为外部热源，利用其

7、超快的升温速率及外加的高机械压力，在低。于坯体物质熔点的温度下大幅提升致密度。一般反应速度可从0.1cm/s到90cm/s，通过添加稀释剂可以调节燃烧温度，从1000K到6000K［4］。2.自蔓延高温合成国内外研究成果2.1纳米材料的制备1984年Gleitel首次制得纳米材料并对其进行系统研究,各国对采用SHS工艺制备纳米粉末及纳米结构涂层的可行性进行了广泛的讨论,并且在实验中已制得纳米材料,如通过对原材料进行高能磨活化处理,采用SHS工艺进行合成,制备出NbAl3纳米材料;或直接通过机械合金化诱发自蔓延反应(