自蔓延高温合成技术的发展与应用.pptx

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报告 学生： 张 坤 学号： 100500113 导师： 李美霞 目录 Contents 1 2 3 概述 国内外研究现状 SHS法技术理论 4 5 6 7 8 SHS 法的设备概况 SHS 法的特点 SHS 法的技术类型 SHS 法存在的问题 SHS 法的发展动向 9 结束语 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,在很多材料及工件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技术理论,对自蔓延合成技术的设备、特点、主要的技术类型以及存在的问题等作了较为详尽的说明。 目录 1 概述 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。 目录 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 国外研究情况 目录 2 国内外研究现状 SHS会议; 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。 80年代初，苏联的SHS成就引起外界的注意。美国Mccauley， Holt等人的SHS研究也得到了美国政府DARPA计划的支持。 目录 2 国内外研究现状 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形状记忆合金已投入实际应用。 目录 2 国内外研究现状 我国在70年代初期利用Mo-Si的放热反应制备了MoSi2粉末。 1983年，利用超高反应烧结制备CBN硬质合金复合片。80年代中后期，西北有色金属研究院、北京科技大学、南京电光源研究所、武汉工业大学、北京钢铁研究总院等单位相继展开了SHS研究。 Munir教授和Borovinskaya教授曾分别应邀在北京科技大学和北京有色研究总院介绍了SHS。“八五”期间，国家863计划新材料领域设立SHS技术项 国内研究情况 目录 2 国内外研究现状 目，支持SHS研究开发。1994年，在武汉召开了第一届全国燃烧合成学术会议。我国的SHS产业化成果也得到了国外同行的高度评价。我国研制的陶瓷复合钢管年产近万吨。近年，我国在SHS领域加强了与国外的合作与交流，发表的SHS方面的文章数目仅次于俄、美,与日本相近，我国台湾学者在SHS粉末和不规则燃烧方面也取得了引人注目的科研成果。 目录 3 自蔓延高温合成技术理论 （1）SHS过程热力学 燃烧体系进行热力学分析是SHS研究过程的基础。绝热燃烧温度是描述SHS反应特征的最重要的热力学参量。它不仅可以作为判断反应能否自我维持的定性判据，并且还可以对燃烧反应产物的状态进行预测并且可为反应体系的成分设计提供依据。 Merzhanov等人提出以下经验判据。 目录 3 自蔓延高温合成技术理论 当Tad≥1 800 K时,SHS反应才能自我持续完成。 式中：Tad代表反应绝热温度；T0代表初始温度；E代表反应激活能。 目录 3 自蔓延高温合成技术理论 （2）绝热燃烧温度 绝热燃烧温度是指绝热条件下燃烧所能达到的最高温度，此时反应