自蔓延高温合成技术资料
自蔓延高温合成技术(课程讲义)
典型的例子是铝热反应，如:
3Cr2O3 + 6Al + 4C = 2Cr3C2 + 3Al2O3 T= 6500K
MoO3 + 2Al + B = MoB + Al2O3
T= 4000K
Fe2O3 + 2Al = Al2O3 + 2Fe
T＞3000K
以液相密实化技术为基础发展了离心复合管制备技术
3-2.加压密实化技术
非稳态燃烧 有关的理论研究:
振荡燃烧 螺旋燃烧 混沌燃烧
低放热体系、 气--固反应体系、 复杂反应体系 合成条件变化造成的非稳态燃烧
平衡态理论: 热平衡理论 渗透燃烧理论
非平衡理论: 通过非平衡热力学理论研究和模拟 燃烧波结构的变化规律
燃烧模式的研究 方法: 燃烧合成过程的数学
模拟和实验验证
燃烧合成 →远离平衡的不可逆过程
•
温度采集: 多通道热电偶、红外温度计
•
图像采集: 高速摄影机和计算机处理
燃烧合成基础研究装置图
•全可控的自动点火功能 •过程温度、图像监测 •多点温度同步监测 •合成气氛和压力调节
1-1.无气点火过程研究
基本假设: 点火截面温度分布均匀 截面上材料物性参数不随温度变化 热损失忽略不计
对于x处的反应层，根据Fourier基本热方程，在一维方向上有:
SHS合成
燃烧产 品加工
气氛、压力 离心、点火
研磨、抛光 切割等
硼化物、氮化物等无机材料、 多相多组分材料及制品
最有效的控制手段:
1、 外加热 辅助燃烧合成 获得熔融的合成产品，强化低放热反应的合成 TiNi、NiAl、Ni3Al等
2、 掺加稀释剂 提高合成转化率，控制材料结构，改善材料可加工性 AlN、Si3N4.TiN等
自蔓延高温合成法
自蔓延高温合成法概述自蔓延高温合成法（Self-Propagating High-Temperature Synthesis，简称SHS）是一种以高温反应为基础的合成方法，具有快速、低能耗和高效的特点。
它在材料科学和化学领域有着广泛的应用，可以用于合成金属陶瓷材料、复合材料和无机化学品等。
原理SHS基于自蔓延原理，即通过局部点燃反应混合物中的可燃物质，使整个反应物质迅速发生反应并扩散，形成产物。
该反应过程通常在高温下进行，使用以金属和非金属化合物为主的反应物，产物常为金属、陶瓷和复合材料。
反应机制SHS反应通常由两个步骤组成：点燃阶段和自蔓延扩散阶段。
在点燃阶段，反应体系中局部加热可燃物质，使其自发点燃。
燃烧反应产生的高温和自由基会引发整个反应物质的快速反应。
在自蔓延扩散阶段，反应前驱体与产物之间的扩散作用会加速反应的进行，并不断释放出热量，维持反应的高温。
应用领域1. 金属陶瓷材料SHS在金属陶瓷领域有广泛的应用。
例如，利用SHS可以制备高硬度、耐磨损的刀具材料。
通过选择不同的金属和陶瓷反应物，可以调控材料的硬度、导热性和耐腐蚀性。
2. 复合材料SHS还可用于制备复合材料，在提供机械强度的同时具有轻质和高温性能。
通过选择不同的反应物，可以调控材料的化学成分和微结构，使其具有特定的性能和应用领域。
3. 无机化学品SHS在无机化学品合成中也有重要的应用。
例如，在高温下可以通过SHS方法合成多晶硅粉末，用于制备太阳能电池。
此外，SHS还可用于制备氧化物陶瓷材料、金属硬质合金和火焰喷涂材料等。
实验操作SHS方法的实验操作相对简单，但仍需注意安全事项。
以下是一般的实验操作步骤：1.准备反应物：按照所需的配比准备反应物。
2.混合反应物：将反应物充分混合均匀，以确保反应的全面性。
3.预热反应器：将反应器预热至适当的温度，以提供起始点燃的热源。
4.加入混合物：将混合物加入预热的反应器中，快速封闭反应器。
5.点燃反应物：利用点燃源引发混合物中可燃物质的燃烧。
自蔓延高温合成技术(燃烧合成)
自蔓延结构的控制方法
控制方法 SHS促进方法 通过化学或物理方式进行 促进方法:通过化学或物理方式进行 促进方法 机械控制手段:主要用来控制合成材料的致密度或孔隙率 机械控制手段 主要用来控制合成材料的致密度或孔隙率 电磁场对SHS材料的结构影响 电磁场对 材料的结构影响 电场可使固熔体均化,供应一部分热能 促进燃烧,增加 供应一部分热能,促进燃烧 电场可使固熔体均化 供应一部分热能 促进燃烧 增加 燃烧波的速度 SrCO3-Fe-Fe2O3-O2体系中 磁场使铁颗粒团聚并排列 体系中,磁场使铁颗粒团聚并排列 成链状,提高导热性 提高导热性,从而提高燃烧速度 成链状 提高导热性 从而提高燃烧速度 SHS抑制方法 通过添加剂稀释进行 抑制方法:通过添加剂稀释进行 抑制方法 稀释剂不参与SHS过程 可以是反应合成的最终产物 也可 过程,可以是反应合成的最终产物 稀释剂不参与 过程 可以是反应合成的最终产物,也可 以是惰性添加相或者过量的反应物,对过程起缓和作用 以是惰性添加相或者过量的反应物 对过程起缓和作用 金属/陶瓷复合材料的自蔓延高温合成中 陶瓷复合材料的自蔓延高温合成中,稀释剂可降 金属 陶瓷复合材料的自蔓延高温合成中 稀释剂可降 低合成过程温度,抵制陶瓷晶坯聚集长大 低合成过程温度 抵制陶瓷晶坯聚集长大 气反应体系中稀释剂可提高转化率,金属 固-气反应体系中稀释剂可提高转化率 金属 氮气体系 气反应体系中稀释剂可提高转化率 金属/氮气体系 中,过量氮气为稀释剂 过量氮气为稀释剂
平衡态SHS模型 平衡态SHS模型 SHS
参数:a 反应物的浓度;a 参数 ko反应物的浓度 p 生成物的浓度;T b生成物的浓度 0反应初 始温度;T 生成物温度;V 始温度 b生成物温度 燃烧波传播速率(m/s);η 燃烧波传播速率 η 热释放率
自蔓延高温合成-讲义
8.2.2 自蔓延合成方法的原理
• 燃烧波的特征 • SHS燃烧波方程 • SHS相图 • SHS燃烧动力学 • 合成转化率
1．燃烧波的特征
SHS过程包含复杂的化学和物理化学转变， 要想获得满意的产品就必须明了整个反应机 理以及各种因索对SHS过程的影响。
由于此反应受到固态反应产物的阻碍，所 以这种快速燃烧模式在当时被视被称之为 “固体火焰”。
后来在深入基础上正式提出了英文缩写词 即 SHS(Self-propagating high-temperature synthesis) 来 表 示 自 蔓 延 高 温 合 成 或 CS(Combustion synthesis)燃烧合成来表示。
8.1.2 SHS技术的研究方向
世界各国的科学家为SHS技术的发展做出 了卓越的贡献，无论在理论上还是在应 用上都取得了可喜的成果。而SHS的产业 化更取得了长足的进步。但目前SHS研究 中仍存在着一此问题，如合成过程难以 控制，这是SHS技术而临的最大问题
因此研究如何通过人为地控制外部环境 （使用如微波、超声波、电磁场等）和上 艺参数，使反应按照我们的意志进行，是 未 来 SHS 科 学 工 作 者 的 首 要 任 务 。 虽 然 SHS致密化技术得到了一定的发展，产品 的致密度有所提高。
研究对象
高放热
铝、硼、碳 硅化合物
弱反应
氢化物、 磷和硫化物
用SHS可制备许多新型材料
功能倾斜材料
蜂窝状陶瓷材料
金属陶瓷
金属间化合物
单晶体超导材料 各项异性材料
独特优势的SHS与复合技术系统
第八章 自蔓延高温合成技术.
20
20
8.2.3 SHS燃烧动力学
通过对反应动力学的研究，可以预测在燃烧期间反应物的分 解和聚合，以及最终产物的性能。由于固-固反应时，颗粒之
间的有限接触限制了反应物之间的物质交换，所以燃烧波中
出现的液相，在SHS过程中扮演着决定性的因索，液相不仅可 通过反应物的熔化产生，而且还可通过共晶接触熔化产生。 在SHS燃烧波阵面内，当低熔点组分熔化时，熔化的液相在毛 细作用下，铺张到高熔点组分上，如果铺张的时间大于反应 的时间，SHS反应受毛细作用下铺张速率控制；当铺张时间小 于反应时间，SHS反应受组分在生成层中扩散速度控制。
17
17
8.2.2 SHS相图
稳态
自蔓延 根据SHS燃烧波传播的方式 “热爆”
非稳态
18
18
SHS相图示意图
19
19
8.2.3 SHS燃烧动力学
燃烧波的传播速度： V2=(2K/d2CprS)D0exp(-E/RTad)
式中：K —常数
d —原料粉末的特征直径 S —原料的化学计量比 D0 —扩散系数 Cp—生成物比热
该工艺简单，易于操作，但反应过程中不可避免会有 气体溢出，难以完全致密化。即使有液相存在，空隙 率也会高达7%-13%。
31
31
SHS烧结可采用以下3种方式进行：
（1）在空气中燃烧合成；
（2）将经过预先热处理的混合粉末放在真空反应器
内进行合成； （3）在充有反应气体的高压反应容器内进行合成。
32
32
6
6
8.1 自蔓延高温合成的热力学基础
1.自蔓延高温合成与生成热 如果能够生成一种成分的化合物，上式变为：
Tad
式中： Tad<Tm时， Tad>Tm时，
自蔓延高温合成技术
自蔓延高温合成(self–propagation high–temperature synthesis，简称SHS)，又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
基本信息∙中文名称：自蔓延高温合成∙外文名称：self–propagation high–temperature synthesis∙特点：反应温度通常都在2100~3500K∙简史：黑色炸药是最早应用特点燃烧引发的反应或燃烧波的蔓延相当快，一般为0.1~20.0cm/s，最高可达25.0cm/s，燃烧波的温度或反应温度通常都在2100~3500K以上，最高可达5000K。
SHS以自蔓延方式实现粉末间的反应，与制备材料的传统工艺比较，工序减少，流程缩短，工艺简单，一经引燃启动过程后就不需要对其进一步提供任何能量。
由于燃烧波通过试样时产生的高温，可将易挥发杂质排除，使产品纯度高。
同时燃烧过程中有较大的热梯度和较快的冷凝速度，有可能形成复杂相，易于从一些原料直接转变为另一种产品。
并且可能实现过程的机械化和自动化。
另外还可能用一种较便宜的原料生产另一种高附加值的产品，成本低，经济效益好。
自蔓延高温合成法发展简史早在2000多年前，中国人就发明了黑色炸药(KNO3+S+C)，这是自蔓延高温合成(SHS)方法的最早应用，但不是材料制备。
所谓自蔓延高温合成材料制备是指利用原料本身的热能来制备材料。
1900年法国化学家Fonzes–Diacon发现金属与硫、磷等元素之间的自蔓延反应，从而制备了磷化物等各种化合物。
在1908年Goldschmidt首次提出"铝热法"来描述金属氧化物与铝反应生产氧化铝和金属或合金的放热反应。
1953年，一个英国人写了一篇论文《强放热化学反应自蔓延的过程》，首次提出了自蔓延的概念。
自蔓延高温合成技术
自蔓延高温合成(self–propagation high–temperature synthesis，简称SHS)，又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
基本信息•中文名称：自蔓延高温合成•外文名称：self–propagation high–temperature synthesis•特点：反应温度通常都在2100~3500K•简史：黑色炸药是最早应用特点燃烧引发的反应或燃烧波的蔓延相当快，一般为0.1~20.0cm/s，最高可达25.0cm/s，燃烧波的温度或反应温度通常都在2100~3500K以上，最高可达5000K。
SHS以自蔓延方式实现粉末间的反应，与制备材料的传统工艺比较，工序减少，流程缩短，工艺简单，一经引燃启动过程后就不需要对其进一步提供任何能量。
由于燃烧波通过试样时产生的高温，可将易挥发杂质排除，使产品纯度高。
同时燃烧过程中有较大的热梯度和较快的冷凝速度，有可能形成复杂相，易于从一些原料直接转变为另一种产品。
并且可能实现过程的机械化和自动化。
另外还可能用一种较便宜的原料生产另一种高附加值的产品，成本低，经济效益好。
自蔓延高温合成法发展简史早在2000多年前，中国人就发明了黑色炸药(KNO3+S+C)，这是自蔓延高温合成(SHS)方法的最早应用，但不是材料制备。
所谓自蔓延高温合成材料制备是指利用原料本身的热能来制备材料。
1900年法国化学家Fonzes–Diacon发现金属与硫、磷等元素之间的自蔓延反应，从而制备了磷化物等各种化合物。
在1908年Goldschmidt首次提出"铝热法"来描述金属氧化物与铝反应生产氧化铝和金属或合金的放热反应。
1953年，一个英国人写了一篇论文《强放热化学反应自蔓延的过程》，首次提出了自蔓延的概念。
自蔓延高温合成
8.1 自蔓延高温合成技术
• 8.1.1 自蔓延高温合成技术发展历史 • 8.1.2 SHS技术的研究方向
8.1.1 自蔓延高温合成技术发展历史
前苏联科学院宏观动力与结构研究所 Merzhanov 、 Borovinskaya 和 Skhiro 等 人 在 上 世 纪70年代开始了过渡金属与硼、碳、氮气反应的 实验，在研究金属钛和硼的混坯块的燃烧时，发 现燃烧反应能以很快的速率传播，后来又发现许 多金属和非金属反应形成难熔化合物时都有强烈 放热现象。
温度分布曲线进一步描述了燃烧过程的反 应特点，如图8.3所示。在初始燃烧区，反 应物结构向产物结构转变尚未完全进行， 结构处于中间状态。在二次化学和结构转 变区内，最终实现结构的转变。
假定反应物结构在燃烧区完全转变成产物 结构的理想条件下，如果燃烧反应受动力 学控制，则温度、转化率和热释放率转变 如图8.4所示，这表明反应不仅限于燃烧波 的波阵面处，而且当波阵面通过以后仍有 反应进行。
SHS图可以为实际生产工艺的制定提供理论 指导，如生产磨料时，为了获得大尺寸的颗 粒，那么工艺制定就应选择在SHS图中热爆 与稳定SHS交界处稳态 SHS一侧的高温区 域；生产烧结用的粉末时，在保证转化率的 前提下，为了获得尺寸细小的颗粒，宜选择 稳态SHS和非稳态SHS边界的非稳定SHS的 低温区域。
• SHS技术制造非传统性粉末； • SHS技术制造纳米粉末； • SHS技术制造非平衡材料； • 净成形制品工艺； • 产品的规模生产； • 自蔓延机械化学合成法；
（2）微重力作用下SHS结构和性能特征； • SHS的分形技术研究。
8.2 自蔓延合成方法原理
• 8.2.1 自蔓延合成方法的概念 • 8.2.2 自蔓延合成方法的原理
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
自蔓延高温合成技术10粉（1）张凯 1003011020 摘要：自蔓延高温合成技术是20 世纪后期诞生的一门新兴的前沿科学,在粉体合成及陶瓷的制备等方面充分显示其优越性. 文章对自蔓延高温合成技术的概念、自蔓延高温合成的燃烧理论作了简要介绍，并整理总结自蔓延高温合成(SHS) 技术的发展和国内外研究概况,包括制备工艺、应用领域等，同时分析了自蔓延高温合成技术的最新研究动向。
关键词：自蔓延高温合成；燃烧合成；SHS技术；SHS理论；应用1 引言自蔓延高温合成(Self - Propagating High Temperature Synthesis,简称SHS)，也称燃烧合成(Combustion Synthesis ,CS) 是利用反应之间的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术,当反应物一旦被引燃,便会自动向未反应区传播,直至反应完全。
任何化学物质的燃烧只要其结果是形成了有实际用途的凝聚态的产品或材料,都可被称为SHS 过程. 在SHS 过程中,参与反应的物质可处于固态、液态或气态,但最终产物一般是固态.SHS 技术制备的产品纯度高、能耗低、工艺简单,用SHS 技术可以制备非平衡态、非化学计量比和功能梯度材料. 其特点为: ①是一种速的合成过程; ②具有节能效果; ③可提高材料的纯度;④产物易形成多孔组织; ⑤燃烧产物的组织具较大的离散性. 因此,探索各种SHS 体系的燃烧合成规律, 获得均匀组织也是保障SHS 产业化的关键.2国内外研究概况人们很早就发现了化学反应中的放热现象, 在上个世纪就已发了气-相和固-相的燃烧合成现象。
1892 年,Mo issen 叙述了氧化物和氮化物的燃烧合成。
1895 年, Go ldchm idt 用铝粉还原碱金属和碱土金属氧化物, 发现固2固相燃烧反应, 并描述了放热反应从试料一端迅速蔓延到另一端的自蔓延现象。
本世纪铝热反应已经得到工业应用。
但是, 将燃烧合成和冶金、机械等技术结合起来, 发展成为具有普遍意义的制备材料新技术并用于工业生产, 还应归功于原苏联科学家的努力。
1967 年, 原苏联科学院化学物理研究所Bo rovin skaya 等人发现钛2硼混合物的自蔓延燃烧合成现象, 称之为“固体火焰”。
60 年代末, 又发现了许多金属和非金属难熔化合物的燃烧合成现象, 并首先将这种靠反应自身放热来合成材料的技术称为自蔓延高温合成(Self-propagating High-temperature Synthesis),即SHS。
1972 年, SHS 开始用于粉末的工业生产。
1975年, 开始把SHS 和烧结、热压、热挤、轧制、爆炸、堆焊和离心铸造等技术结合, 研究通过SHS法直接制备陶瓷、金属陶瓷和复合管等致密材料。
70 年代末, 一些致密SHS 制品, 例如MoSi2加热元件已工业生产。
1987 年, 原苏联建立了SHS 研究中心——苏联科学院结构宏观动力学研究所, SHS 的创始人, 原苏联科学院院士A. G. M erzhanov 任所长, 进行SHS 基础究和SHS 技术、材料和应用的广泛研究, 也小批量生产陶瓷粉末、硬质合金和BN 等陶瓷制品。
原苏联SHS 的成就在80 年代引起外界的注意。
美国的SHS 研究被列入美国国防部高级研究计划所(Defen se A dvanced Research P ro ject s A gency, 简称DARPA ) 的计划(1984—1986)。
1985 年举行了DARPA öA RM Y SHS 研讨会。
1988 年, J. B. Ho lt 和Z. A. M un ir 主持了“高温材料的燃烧合成和等离子合成”国际会议。
A. G. M erzhanov 教授应邀作了“自蔓延高温合成: 20 年的研究和发现”的长篇报告。
最近几年, 美国从事SHS 研究的大学, 国家实验室和公司迅速增加。
我国在70 年代已利用Mo2Si 的放热反应来制备MoSi2粉末。
最近几年, 西北有色金属研究院、南京电光源材料研究所、北京科技大学、武汉工业大学、冶金部钢铁研究总院和中南工业大学等单位开展了SHS 研究。
1989 年, 加州大学Davis 分校工学院M un ir 教授应邀在北京科技大学介绍SHS。
1991 年3 月, SHS 的创始人之一Bo rovin skaya 教授等4 人应中国有色金属学会之邀在北京有色金属研究总院举办了SHS 讲习班。
根据Bo rovin skaya 教授的建议, 北京科技大学、北京有色金属研究总院、西北有色金属研究院和南京电光源材料所的代表在讲习班上介绍了自己的SHS 研究工作。
最近几年, SHS 开始引起了有关部门领导的注意, 北京科技大学的SHS 研究得到国家自然科学基金、教委博士点基金和冶金部的资助。
“八五”期间国家高技术863 计划设立了金属2非金属材料复合的SHS 技术项目, 由武汉工业大学、北京科技大学和冶金部钢铁研究总院承担。
据统计,到1994 年, 全世界研究SHS 的单位已发展到31 个国家的410 个研究所, 从事该领域的研究人员达1600 名左右。
4、SHS的优点SHS 方法的优点归纳起来有: (1) 节省时间, 能源利用充分; (2) 设备、工艺简单; (3) 产品纯度高(因为SHS 能产生高温, 某些不纯物质蒸发掉了) , 反应转化率接近100%; (4) 不仅能生产粉末, 如果同时施加压力, 还可以得到高密度的燃烧产品; (5) 产量高(因为反应速快) ;(6) 如果扩大生产规模不会引起什么问题, 故从实验室走向生产所需的时间短, 而且大规模生产的产品质量优于实验室生产的产品; (7) 能够生产新产品, 例如立方氮化钽; (8) 在燃烧过程中, 材料经历了很大的温度变化, 非常高的加热和冷却速率, 使生成物中缺陷和非平衡相比较集中, 因此某些产物比用传统方法制造的产物更具有活性, 例如更容易烧结; (9) 可以制造某些非化学计量比的产品、中间产物以及亚稳定相等。
5、SHS技术【3】迄今, 在SHS 思想基础上已形成了30 多种不同的技术, 通称为“SHS”。
根据燃烧条件所采用的设备以及最终产物结构等, 可以将他们分为6 种主要技术形式[14 ] [15 ]:511 SHS 制备技术这是SHS 中最简单的技术。
根据粉末制备的化学过程, SHS 制粉工艺可以分为两类:(a) 化合法: 由元素粉末或气体合成化合物或复合化合物粉末,例如T i 粉和C 粉合成T iC,T i 粉和N 2 气反应合成T iN 等。
(b) 还原2化合法(带还原反应的SHS) : 由氧化物或矿物原料、还原剂(镁等) 和元素粉末(或气体) , 经还原2化合过程制备粉末。
例如, T iO 2+ M g+ C T iC+ M gO , 不需要的副产物(M gO ) 可去除。
制备高质量粉末的SHS 粉末, 可用于陶瓷和金属陶瓷制品的烧结、保护涂层、研磨膏及刀具制造中的原材料。
512 SHS 烧结技术SHS 烧结技术是指在燃烧过程中发生固相烧结, 从而制备具有一定形状和尺寸的零件。
SHS 烧结能够保证制品的外形精度, 烧结产品的孔隙度可以控制在5～ 70%。
SHS 烧结制品用作多孔过滤器、催化剂载体及耐火材料等。
513 SHS 致密化技术制备致密材料和制品的SHS 致密化技术有如下几种:(a) SHS2加压法: 利用常规压力和对模具中燃烧着的SHS 坯料施加压力, 制备致密制品。
例如, T iC 基硬质合金辊环、刀片等。
(b) SHS2挤压法: 对挤压模中燃烧着的物料施加压力, 制备棒条状制品。
例如, 硬质合金麻花钻等。
(c) SHS 等静压: SHS 等静压机不同于常规热等静压, 没有加热器。
它利用高压气体对自发热的SHS 反应坯进行热等静压, 制备大致密件, 例如六方BN 坩埚,氮化硅叶片等。
SHS 致密化技术还有热爆炸成形、轧制等。
514 SHS 熔铸SHS 熔化技术在SHS 工艺中起着重要的作用, 它是通过选择高放热性反应物形成超过产物熔点的燃烧温度, 从而获得难熔物质的液相产品。
高温液相可以进行传统的铸造处理, 以获得铸锭或铸件。
因此, 该技术称为SHS 熔铸。
它包括两个阶段: (1) 由SHS 制取高温液相; (2)用铸造方法对液相进行处理。
目前SHS 熔铸技术主要有两个研究方向, 即制备铸锭和铸件的SHS 技术和离心SHS 铸造技术。
采用第一个技术可以制备碳化物, 硼化物和氧化物等陶瓷和金属陶瓷铸件。
利用第二种的离心SHS 铸造技术可以制造内衬钢管以及难熔化合物(外层) —(内层) 复合管。
515 SHS 焊接在待焊接的两块材料之间填进合适的燃烧反应原料, 以一定的压力夹紧待焊材料, 待中间原料的燃烧反应过程完成以后, 即可实现两块材料之间的焊接。
这种方法已被用来焊接SiC—SiC、耐火材料2耐火材料、金属2陶瓷、金属2金属等系统。
516 SHS 涂层SHS 涂层有两种工艺:(a) 熔铸涂层: 在一定气体压力下利用SHS 反应在金属工件表面形成高温熔体同金属基体反应, 形成有冶金结合过渡区的金属陶瓷涂层。
过渡区的厚度为015～ 110mm , 涂层厚度可达1～ 4mm。
SHS硬化涂层技术已开始在耐磨件中得到应用(钻头、球磨机衬板等)。
(b) 气相传输SHS 涂层: 通过气相传输反应, 可在金属、陶瓷的表面形成10～ 250Lm 厚的金属陶瓷涂层, 表面粗糙度Ra1125～ 0163。
在反应物料A 固+ B固中, 加入气体载体D气(物料的气体传输剂) , 在较低温度(T 2 ) 时,(AD) 气分解并加B固反应形成产物C固, 其反应式可表达为:_目前最广泛采用的SHS 涂层有两种类型: (1) 钢工件表面的Cr2B 和Cr2C 涂层; (2) 硬质合金(切削刀片) 上的T i2N 涂层。
6、SHS 技术的应用燃烧合成自问世以来,已开发出6 大类相关技术和工艺[11 ,12 ] , 即燃烧合成制备粉体,燃烧合成烧结技术,燃烧合成致密化技术,燃烧合成熔铸技术,燃烧合成焊接技术及燃烧合成涂层技术. 采用燃烧合成技术可以制备常规方法难以得到的结构陶瓷、梯度材料、超硬磨料、电子材料、涂层材料金属间化合物及复合材料等. 目前, SHS 粉末技术已成功地应用于商业生产, SHS - 离心法制备钢管涂层也已成为一种逐渐成熟的工业技术在日本, 中国等地得到推广应用. 由SHS 一步合成致密材料的研究也在进行中, 致密化时的加压可在燃烧波蔓延时或蔓延后产物仍处于高温时进行. 加压方式可以采用单向加压,等静压, 准等静压及动态加载法.4.1利用SHS 工艺制备难熔化合物低成本与高性能是许多先进材料研究与应用领域普遍存在的问题[13 ] ,利用化学反应释放的高热量低温制备高熔点先进材料的燃烧合成熔化技术可合成许多难熔化合物粉体或复合材料.难熔化合物指碳化物、氮化物、硅化物和硼化物,既包括金属也包括非金属的碳、氮、硅、硼化合物.4.2颜料和涂层颜料合成是SHS 技术一个新的应用领域。