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第八章 自蔓延高温合成 1 自蔓延合成方法的概念 实质：就是一种高 放热化学反应！ ● 自蔓延高温合成 (Self-propagating High-temperature Synthesis，简称SHS) 概念：利用化学反应放出的热量使燃烧反应自发的进行下去，以获 得具有指定成分和结构的燃烧产物。 反应以反应波 强烈的放热反应 的形式传播 ● 燃烧合成（combustion synthesis) ： 燃烧 ：任何具有化学特征、能生成有实用价值的凝聚物的放热反应都 可称谓燃烧。 2 SHS反应模式示意图 反应物一经点燃，便会自动向未反应区传递，只至整个反应完成。 3 自蔓延合成的要求： 1、剧烈的放热反应 2、绝热燃烧温度（T ） a 1） 要使燃烧能够自持，产物的T 大于1800K； a 2） T 大于产物熔点，存在液相，反应易进行 a Ta绝热温度: 反应过程中能达到的最高温度. 4 SHS技术的优点： 自蔓延的主要特点： 合成材料的特点： 1）获得高温： 1）产物纯度高； 燃烧波温度2100～3500℃，最高可达5000℃； 2）反应快速： 2）制备工序少，周期短； 燃烧波的蔓延速度：0.1～25cm/s； 3）节能； 3 6 加热速度:10 ～10 ℃/s 4）产物活性高，易形成复杂相、 3）自发进行： 固溶体（缺陷）、亚稳相、梯 一经点燃无需进一步提供能量； 度材料； 4）温度梯度大； 5）晶粒尺寸小； 5）冷凝速度大； 自蔓延高温合成技术发展历史 19世纪，发现固- 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。 20世纪60年代，自蔓延高温合成命名：研究人员发现钛-硼混合物的 自蔓延燃烧合成现象,称之为 “固体火焰”。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，即SHS 。 20世纪后期，工业化应用： 铝热反应已经得到工业应用; 1972年,SHS开始用于粉末的工业