材料制备技术5.4自蔓延高温合成

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,自蔓延高温合成,10/2/2024,1,5.4,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。,10/2/2024,2,5.4,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,10/2/2024,3,5.4,自蔓延高温合成,SHS,作为材料制备新技术具有以下特点：,节能；,高效；,合成产品纯度高,合成产品成本低,易于从实验转入规模生产,产品冷却的速率可控制,10/2/2024,4,5.4,自蔓延高温合成,5.4.2 SHS,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,10/2/2024,5,5.4,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。,a,TiC,-Al,体系的合成,原理：,10/2/2024,6,5.4,自蔓延高温合成,SHS,制备,TiC-Al,2,O,3,工艺图,b,碳化钨的合成,原理：,10/2/2024,7,C,陶瓷内衬复合钢管的制备,反应原理：,工业,WO,3,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,10/2/2024,8,5.4,自蔓延高温合成,10/2/2024,9,5.4,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,10/2/2024,10,5.4,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,Al,2,O,3,与,Fe,熔化,离心力的作用下,Al,2,O,3,位于钢管内表面，,Fe,位于陶瓷层,与钢管之间,10/2/2024,11,5.4,自蔓延高温合成,离心力的作用,：,（,1,）有利于,Fe,和,Al,2,O,3,分层；,（,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,10/2/2024,12,5.4,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,10/2/2024,13,5.4,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,10/2/2024,14,