自蔓延高温合成技术的发展与应用.doc

自蔓延高温合成技术的发展与应用 PAGE PAGE 1 河北工程大学 自蔓延高温合成技术的发展与应用 ——先进材料制备技术结课论文 专业班级：金材1001班 学 号： 100500113 论文作者： 张 坤 指导老师： 李美霞 2013/5/18 目录 1.引言········································· 2 2.国内外研究现状······························· 3 3.自蔓延高温合成技术理论······················· 4 4.SHS 法的工艺与设备概况······················· 8 5.SHS 法的特点·································10 6.SHS 法的技术类型·····························11 7.SHS 法存在的问题·····························15 8.SHS 法的发展动向·····························15 9.结束语·······································16 参考文献·······································16 自蔓延高温合成技术的发展与应用 100500113 张坤 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,在粉体合成及陶瓷涂层内衬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、国内外基本情况进行了阐述,同时简要介绍了自蔓延高温合成的燃烧理论,对利用自蔓延合成技术进行粉体合成及陶瓷内衬钢管的应用研究等作了较为详尽的说明。 关键词：自蔓延　高温合成　应用 1 引言 自蔓延高温合成(Self-Propagating High Temper-ature Synthesis,SHS),也称燃烧合成(Combustion Syn-thesis,CS),它是一种利用化学反应自身放热使反应持续进行,最终合成所需材料或制品的新技术。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。 燃烧合成的基本要素： (1)利用化学反应自身放热,完全或部分不需外部热源； (2)通过快速自动波燃烧的自维持反应得到所需成分和结构的产物； (3)通过改变热的释放和传输速度来控制过程的速度、温度、转化率和产物的成分及结构。 2 国内外研究现状 1967年,苏联科学院化学物理研究所宏观动力学研究室的Borovinskaya, Skior和Merhanov等人在研究钛和硼的混合粉坯块的燃烧时，发现“固体火焰”，后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的放热反应；1972年,该所建立了年产10～12 t难熔化合物粉末(碳化钛、二硼化钛、氮化硼、硅化钼等)的SHS中试装置；1973年，苏联开始将SHS产物投入实际应用，并召开了全苏SHS会议;1975年,苏联开始研究SHS致密化技术，将SHS和传统冶金及材料加工技术结合，在燃烧合成的同时进行热固结或加工成型，一步合成所需要的形状或尺寸的产品或涂层，并于1979年开始工业化生产MoSi2粉末和加热元件；1984年,Merhanov等提出结构宏观动力学的概念，研究燃烧合成过程中的化学转变、热交换、物质交换和结构转变及它们的关系；1987年，苏联成立成立SHS研究中心，此前苏联几十个城市都有SHS研究机构。据1991年的统计，前苏联有150多个单位，800多人发表了SHS方面的论文。工业生产的SHS产品有TiC磨料、MoSi2加热元件、耐火材料、形状记忆合金、硬质合金等，1996年开始规模生产铁氧体。以Merzhanov院士为代表的俄罗斯学者为SHS学科的建立和实际应用做出了杰出贡献。 80年代初，苏联的SHS成就引起外界的注意。Crider,Franhouser等人对苏联SHS的介绍促进了外界对SHS的了解。美国Mccauley， Holt等人的SHS研究也得到了美国政府DARPA计划的支持。Munir和Holt分别也对SHS和反应烧结作了许多的研究工作。1988年在美国召开了“高温材料的燃烧合成和等离子合成”国际会议,Merhanov应邀作了关于SHS的长篇报告,促进了SHS的国际交流。80年代初，日本的小田原修，小泉光惠和宫本钦生等开始SHS研究。1987年日本成立燃烧合成研究协会。1990年，在日本召开了第一次日美燃烧合成讨论会，Merhanov应邀作了报告。目前，日本研究的陶瓷内衬钢管和TiNi形