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第7章 高温合成 第1节 高温的获得和测量 第2节 高温还原反应 第3节 化学汽相输运(CVT) 第4节 高温固相反应 第5节 自蔓延(SHS)高温合成 第6节 稀土复合氧化物材料的高温合成 产生高温的设备和手段 1.1 电阻炉 实验室和工业中最常用; 设备简单，使用方便; 温度可精确地控制在很窄的范围内; 应用不同的电阻发热材料可以达到不同的高温限度。 (2)金属发热体 (3) 氧化物发热体 氧化气氛中的理想加热材料， 高温下,在连接点上接触不良产生电弧而致使导线被烧断， 发热体和通电导线如何连接？ 解决办法：1) 采用接触体可得到均匀电导率。 接触体的制作: Pt /Rh(6:4)组成的导线镶入还未完全烧结的接触体中。在继续加热过程中，接触体收缩，和导线形成良好接触。接触体的电导率比电阻体高，截面积也大，接触体中每单位质量的发热量就比电阻体低。 适当选择接触体的长度和导线镶入深度，在电阻体和导线间得到合适的温度梯度。使电阻体的温度大大超过导线的熔点而不导致导线烧断。 (3) 氧化物发热体 常用接触体为氧化物． 如： 高纯度的95％ThO2和5％La2O3(或Y2O3)， 工作温度可达1950℃。 2) 垂直加热 　　 电阻发热材料的最高工作温度 1.2 感应炉 电磁感应加热 主要部件：载有交流电的螺旋线圈， 螺旋线圈：类似于变压器初级线圈， 线圈内的被加热导体：类似于变压器次级线圈。 　线圈上通有交流电时，在被加热体内会产生闭合的感应电流，称为涡流。 导体电阻小，涡流很大；由于交流线圈产生的磁力线不断变向。感应涡流也不断变向，新感应涡流受到反向涡流的阻滞，导致电能转换为热能，被加热物很快发热并达到高温。 1.2 感应炉 加热主要发生在被加热物体的表面层内，交流电频率越高，则磁场穿透深度越低，而被加热体受热部分的深度也越低。 主要用于： 金属与合金粉末热压烧结和真空熔炼。 1.3 电弧炉 常用于熔炼金属或高熔点化合物， ： 如:Ti、Zr等,碳化物、硼化物以及低价的氧化物等； 直流发电机或整流器供电; 起弧熔炼之前，先将系统抽真空，然后通惰性气体，以免空气渗入炉内，正压也不宜过高； 熔化过程中，调节电极的下降速度和电流、电压等，使待熔金属全部熔化而得均匀无孔的金属锭； 尽可能使电极底部和金属锭上部保持较短距离，减少热量损失，电弧需要维持一定长度，以免电极与金属锭之间短路。 1.4 测温仪表的主要类型 1. 热电偶高温计(Thermal couple) 原理：温差电效应（Seebeck效应） A,B两种金属，特征温差电系数a、b,温差电动势E： E = aAB(T2 ?T1) + bAB(T22 ? T12) 优点： 1.体积小，重量轻，结构简单，易于装配维护和使用； 2.主要作用点由两根线连成很小的热接点，热惰性小,有良好热感度； 3.直接与被测物接触,不受环境介质影响，高准确度； 4.测温范围广，室温~2000℃，可达3000℃； 5.遥控测量测温，便于集中管理。 Thermal couple 常用材料：纯金属, Pt, Rh, Ir, W 合金, Pt-Rh, Ir-Rh,W-Re 广泛应用于高温精密测量。 使用时应注意： 有些热电偶不宜于氧化气氛; 有些又应避免还原气氛; 在不合适的气氛中，应以耐热材料套管密封，用惰性气体保护。 2. 光学高温计 利用受热物体的单波辐射强度(即物体的单色亮度)随温度升高而增加的原理来进行高温测量。 1.不需要同被测物质接触，不影响被测物质的温度场。 2.测量温度较高，范围较大，可测量700一6000℃。 3.精确度较高，在正确使用的情况下，误差可小到正负10℃，且使用简便、测量迅速。 第2节 高温还原反应 2.1 高温合成反应类型 1.高温固相合成反应 2.高温气固相合成反应 3.高温化学转移反应 4.高温相变合成 5.高温熔盐解 6.等离子体，激光作用下的超高温合成 7.高温熔炼和合金制备 8.高温单晶生长和区域熔融提纯 2.2 高温还原反应 在高温下，几乎所有金属以及部分非金属均可以用热还原反应来制备; 途径，例如在高温下金属氧化物、硫化物等与金属等还原剂相互作用制备金属; 还原反应进行的程度和反应特点等 均与反应物和生成物的热力学性质以及高温下热反应的?Hf、 ?Gf等关系紧密。 1 高温还原反应的?GfΘ-T图及其应用 氧化物还原反应需要在高温下进行； ?Gf