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1、2018/9/16,1,自蔓延高温合成,2018/9/16,2,5.4 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。,2018/9/16,3,5.4 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,2018/9/16,4,5.4 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
2、；,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,2018/9/16,5,5.4 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,2018/9/16,6,5.4 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：,2018/9/16,7,5.4 自蔓延高温合成,SHS制备TiC-Al2O3工
3、艺图,b 碳化钨的合成,原理：,2018/9/16,8,C 陶瓷内衬复合钢管的制备,反应原理：,SHS合成碳化钨流程图,2018/9/16,9,5.4 自蔓延高温合成,2018/9/16,10,5.4 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,2018/9/16,11,5.4 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,2018/9/16,12,5.4 自蔓延高温合成,离心力的作用：（1）有利于Fe和Al2O3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,2018/9/16,13,5.4 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,2018/9/16,14,5.4 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,
