自蔓延合成实验报告

一、实验目的
1. 了解自蔓延高温合成（Self Propagating High Temperature Synthesis，SHS）的基本原理和操作方法。

2. 通过实验，掌握自蔓延合成制备特定材料的过程，并观察其合成效果。

3. 分析实验数据，探讨影响自蔓延合成效果的因素。

二、实验原理
自蔓延高温合成技术是一种利用化学反应热自加热和自传导作用来合成材料的技术。

在反应过程中，反应物被点燃后，燃烧波以自蔓延的形式传播，直至反应完全。

该技术具有设备简单、能耗低、反应速度快等优点。

三、实验材料与仪器
1. 实验材料：TiO2、Al粉、石墨粉等。

2. 实验仪器：高温合成炉、反应管、搅拌器、温度计、压力计、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）等。

四、实验步骤
1. 配制反应物：按照一定比例将TiO2、Al粉、石墨粉混合均匀。

2. 将混合物装入反应管，密封反应管。

3. 将反应管放入高温合成炉，加热至设定温度（例如：1200℃）。

4. 点燃反应管中的混合物，观察燃烧波的传播过程。

5. 记录燃烧波传播速度、反应温度、压力等数据。

6. 实验结束后，取出反应产物，进行XRD、SEM等分析。

五、实验结果与分析
1. 实验过程中，观察到燃烧波以自蔓延的形式传播，反应温度可达2000℃以上。

2. XRD分析结果显示，反应产物为TiAl3金属间化合物。

3. SEM分析结果显示，产物呈多孔结构，孔隙率较高。

六、影响因素分析
1. 反应物比例：反应物比例对自蔓延合成效果有较大影响。

实验结果表明，在一
定范围内，提高Al粉比例可以促进反应进行，提高产物的纯度和质量。

2. 反应温度：反应温度对自蔓延合成效果也有较大影响。

实验结果表明，在1200℃左右，反应效果较好。

3. 反应时间：反应时间对产物结构有一定影响。

实验结果表明，延长反应时间可
以降低孔隙率，提高产物密度。

七、实验结论
1. 自蔓延高温合成技术是一种简单、高效、节能的合成方法，适用于制备金属间
化合物等材料。

2. 通过调整反应物比例、反应温度等参数，可以优化自蔓延合成效果，提高产物
的纯度和质量。

3. 本实验成功制备了TiAl3金属间化合物，为自蔓延高温合成技术在材料制备领
域的应用提供了参考。

八、实验建议
1. 进一步研究不同反应物比例、反应温度等参数对产物性能的影响，以优化自蔓
延合成工艺。

2. 探索自蔓延高温合成技术在其他材料制备领域的应用，如金属陶瓷、复合材料等。

3. 加强自蔓延高温合成技术的安全研究，确保实验过程的安全性。