PreparationofMaterials材料制备材料化学曾兆华第五章.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 4.7.2.1 按机理分类 不涉及中间产物的反应 涉及一个中间产物的反应 * 涉及多个中间产物的反应 * 含分支反应 单一的热耦合反应 * 4.7.2.2 按原料组成分类 元素粉末型：利用粉末间的生成热 铝热剂型：利用氧化—还原反应 混合型：以上两种类型的组合 * 4.7.2.3 按反应形态分类 固体—气体反应 固体—液体反应 固体—固体反应 * 4.7.3 自蔓延高温合成技术类型 Technology for SHS SHS 制粉技术 SHS烧结技术 SHS 致密化技术 SHS 熔铸 SHS 焊接 SHS 涂层 * SHS 制粉技术Powder Preparation by SHS 燃烧、粉碎、研磨 可以得到高质量的粉末 SHS 粉末往往具有较好的研磨性能 * TiC/TiB2的SHS制粉装置 1—反应腔体；2—水套；3—多孔耐火材料；4—抽真空管 SHS烧结技术SHS Sintering Technology 通过固相反应烧结，从而制得一定形状和尺寸的产品 利用SHS 烧结技术可制得高质量的高熔点难熔化合物的产品 SHS 烧结体往往具有多孔结构（孔隙率5%～70 %） 可用于过滤器、催化剂载体和耐火材料等 * SHS 致密化技术Densificating SHS process SHS-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：TiC基硬质合金辊环、刀片等。 SHS-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。 SHS-等静压 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，Si3N4叶片等。 * * 原理示意图 1—SHS产物，2—反应区；3—混合物;4—致密陶瓷； 5—混合物 高压SHS装置 * 等静压SHS SHS 熔铸SHS Fusion Casting Process 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。 两个阶段 由SHS 制取高温液相； 用铸造方法对液相进行处理。 * * SHS fusion casting process SHS熔铸装置 1—Ti+B+Al 2—石墨模套 3—加热线圈 4—铸模 SHS 焊接SHS jointing process 利用SHS技术焊接材料 可获得能在高温环境下使用的焊接件。 * SHS 涂层SHS coating process SHS熔铸涂层 SHS铸渗涂层 SHS烧结涂层 气相传输SHS涂层 SHS 喷射沉积涂层 自反应涂层 * * SHS coating process 离心SHS涂层复合管工艺原理 * Process flow 自蔓延合成TiAl的工艺流程图 * NiTi 自蔓延合成NiTi金属间化合物的新工艺 SHS的特点Characteristic of SHS 生产工艺简单，反应迅速，生产过程时间短； 最大限度利用材料人工合成中的化学能，节约能源； 合成反应温度高，可以使大多数杂质挥发而得到高纯产品； 合成过程经历了极大的温度梯度，生成物中可能出现缺陷集中和非平衡相,使产品活性高,可获得复杂相和亚稳相； 集材料合成和烧结于一体，可广泛应用于合成金属、陶瓷和复合材料。 * 4.8 非晶材料的制备 Preparation of Amorphous materials 技术要点： 必须形成原子或分子混乱排列的状态； 必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。 液相骤冷法——制备各种非晶态金属和合金的主要方法 * 液相骤冷法 先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使熔体急速地降温，降温速度高达105~108℃?s-1，以至晶体生长甚至成核都来不及发生就降温到原子热运动足够低的温度，从而把熔体中的无序结构“冻结”保留下来，得到结构无序的固体材料，即非晶，或玻璃态材料。 * * 液体淬火法 液体骤冷法制备非晶态合金薄片 * 液体骤冷法制备非晶态合金薄带 * 将熔体喷射到一块运动着的金属基板上进行快速冷却，从而形成条带非晶金属。 急冷喷铸 * * 4.5.4.2 反应物颗粒尺寸及分布的影响 反应速率常数值反比于颗粒半径平方 物料颗粒尺寸愈小，比表面积愈大，反应界面和扩散截面增加，反应产物层厚度减少，使反应速度增大。 颗粒尺寸分布越是均一对反应速率越是有利。 * 2、颗粒尺寸可改变反应界面、扩散截面以及颗粒表面结构。 颗粒越小，比表面?，反应