材料制备技术5.4自蔓延高温合成

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1、自蔓延高温合成9/4/202115.4自蔓延高温合成5.4.1概述自蔓延高温合成是材料与工程领域的研究热点之一，也称为燃烧合成。该法是基于放热化学反应的基本原理，首先利用外部热量诱导局部化学反应，形成化学反应前沿(燃烧波),接着化学反应在自身放出热量的支持下继续进行，进而燃烧波蔓延至整个反应体系，最后合成所需材料。9/4/202125.4自蔓延高温合成SHS过程示意图1—生产物区；2—合成区；3—燃烧波；4—预热区；5—反应物区；6—反应传播方向9/4/202135.4自蔓延高温合成SHS作为材料制备新技术具有以下特点：①节能；②高效；③合成产品纯度高④合成

2、产品成本低⑤易于从实验转入规模生产⑥产品冷却的速率可控制9/4/202145.4自蔓延高温合成5.4.2SHS在无机合成中的应用1.直接合成法直接合成原料成本高，设备要求高，主要用于粉末冶金领域中制备难熔的金属间化合物和金属陶瓷9/4/202155.4自蔓延高温合成2.Mg热、Al热合成法原理：用活泼金属Al、Mg等，先把金属或非金属元素从其氧化物中还原出来，之后通过还原出的元素直接的相互反应来合成所需的化合物。aTiC-Al体系的合成原理：9/4/202165.4自蔓延高温合成SHS制备TiC-Al2O3工艺图b碳化钨的合成原理：9/4/20217C陶瓷内

3、衬复合钢管的制备反应原理：工业WO3粉、炭黑、镁粉均匀混合压制成形放入反应器用钨丝点燃抽真空后充入氩气得到样品SHS合成碳化钨流程图9/4/202185.4自蔓延高温合成9/4/202195.4自蔓延高温合成1—钢管；2—铝热剂；3—铁层；4—陶瓷层SHS离心法示意图9/4/2021105.4自蔓延高温合成将物料混匀装入钢管点燃物料，发生燃烧反应固定钢管，启动离心机燃烧温度达2450K，使Al2O3与Fe熔化离心力的作用下Al2O3位于钢管内表面，Fe位于陶瓷层与钢管之间9/4/2021115.4自蔓延高温合成离心力的作用：（1）有利于Fe和Al2O3分层；

4、（2）有利于提高陶瓷的致密度SHS-离心法制得的陶瓷内衬层的缺点：a孔隙率过高b只适用于直管C小直径的管子也无法应用9/4/2021125.4自蔓延高温合成SHS-重心分离法制备陶瓷内衬复合钢管示意图9/4/2021135.4自蔓延高温合成SHS-重力分离法的不足：a形成的陶瓷-母管双层结构时，由于没有过渡层，容易引起结合强度不足。SHS-重力分离法优点：可制备各种异形管材b体系中气体和低熔点的杂质完全靠自然逸出，容易引起陶瓷层致密度下降9/4/202114