第2章高温合成1资料.

2.2 高温合成反应类型
3.高温下的其它合成反应类型：
①高温熔炼、合金制备和高温下的相变合成。 ②高温下的化学转移反应。 ③高温下的单晶生长和区域熔融提纯。 ④自蔓延高温合成与碳热合成反应。 ⑤等离子体激光、聚焦等作用下的超高温合成。 ⑥高温熔盐电解。
电弧炉
在金属熔炼过程中，
①调节电极的下降速度和电流、电压等，就可使待
熔的金属全部熔化而得均匀无孔的金属锭。
② 尽可能使电极底部和金属锭的上部保持较短的距
离，以减少热量的损失， ③电弧需要维持一定的长度，以免电极与金属锭之 间发生短路。
2．1．4 测温仪表的主要类型
2.1.5 热电偶高温计
热电偶高温计具有下列优点： 1.体积小，重量轻，结构简单，易于装配维护，使用方便。 2.主要作用点是出两根线连成的很小的热接点，两根线较细， 所以热惰性很小，有良好的热感度。 3.能直接与被测物体相接触，不受环境介质如烟雾、尘埃、二 氧化碳、蒸气等影响而引起误差，具有较高的准确度，可 保证在预期的误差以内。 4.测温范围较广，一般可在室温至2000℃左右之间应用，某 些情况其至可达3000℃。 5.测量讯号可远距离传送，并由仪表迅速显示或自动记录，便 于集中管理。
(3)氧化物发热体 使用条件：适用于任何气氛（包括氧化气氛）
发热体和通电导线通过接触体连接：
接触体的用法是:把60％Pt和40％Rh组成的导线镶入 还未完全烧结的接触体中。在继续加热的过程中，接 触体收缩，从而和导线形成良好的接触。接触体的电 导率比电阻体高，而且截面积也大，因而接触体中每 单位质量的发热量就比电阻体低。适当的选择接触体 的长度和导线镶人的深度，可以在电阻体和导线间得 到一个合适的温度梯度。这个梯度可以使电阻体的温 度大大超过导线的熔点而不导致导线的烧断。
真空
真空
ZrO2
石墨棒 钨管 碳管
2400
2500 3000 2500 真空 真空
实验室中常用的几种获得 高温的方法

电阻炉－实验室和工业中最常用的加热炉
①优点：设备简单，使用方便，温度可精确地控制在很窄的 范围内。 ②应用不同的电阻发热材料可以达到不同的高温限度。 ③注意：使用温度应低于电阻材料最高工作温度，这样就可
电阻发热材料的最高工作温度
名称 镍铬丝 硅碳棒 铂丝 铂90%铑10%合金丝 钼丝 硅化钼棒 最高工作温度/℃ 1060 1400 1400 1540 1650 1700 真空 备注
钨丝
ThO2 85%, CeO215%, ThO2 95%, LaO2 5%, 钽丝
1700
1850 1950 2000
发热体和通电导线如何连接？ 存在问题： 1. 连接点上常因接触不良产生电弧而致使导线被烧断 2.由于发热体的温度超过导线的熔点而使之熔断。 解决办法：接触体（常用的接触体的组成往往为氧化型）． 如:高纯度的95％ThO2和5％La2O3(或Y2O3),
工作温度可达1950℃， 85％ZrO2和15％La2O3(或Y2O3)。
2.1.2
感应炉（3000℃）
感应炉的主要部件就是一个载有交流电的螺旋 形线圈，它就像一个变压器的初级线圈，放在线圈 内的被加热的导体就像变压器的次级线圈，它们之 间没有电路连接。当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。由于导 体电阻小，所以涡流很大；又由于交流的线圈产生 的磁力线不断改变方向。因此，感应涡流也不断改 变方向，新感应的涡流受到反向涡流的阻滞，就导 致电能转换为热能，使被加热物很快发热并达到高 温。这个加热效应主要发生在被加热物体的表面层 内，交流电的频率越高，则磁场的穿透深度越低， 而被加热体受热部分的深度也越低。 感应加热主要用于粉末热压烧结和真空熔炼等。
第二章
高温条件下外加剂的制备
2.1
高温的获得和测量技术
• 高温是无机合成的一个重要手段，为了进行高温无机合成， 就需要一些符合不同要求的产生高温的设备和手段。
实验室中常用的几种获得 高温的方法
• 电阻炉－实验室和工业中最常用的加热炉
• 感应炉
• 电弧炉 范围内。
①优点：设备简单，使用方便，温度可精确地控制在很窄的 ②应用不同的电阻发热材料可以达到不同的高温限度。
延长电阻材料的使用寿命。
几类重要的电阻发热材料
(1)石墨发热体 （2500℃） 使用条件：真空 因为：Ⅰ氧化或还原的气氛下，则很难去除石 墨上吸附的气体，而使真空度不易提高。 Ⅱ石墨常能与周围的气体结合形成挥发 性的物质，使需要加热的物质污染，而石墨本身
也在使用中逐渐损耗。
几类重要的电阻发热材料
(2)金属发热体 金属发热材料种类：如钽、钨、钼、铂等， 使用条件：高真空和还原气氛。
注意事项：1.如果采用惰性气氛，则必须使情性气氛预
先经过高度纯化。 2.有些惰性气氛在高温下也能与物料反应， 如氮气在高温能与很多物质反应而形成氮 化物。
在合成纯化合物时，这些影响纯度的因素都应注意。
(3)氧化物发热体 使用条件：适用于任何气氛（包括氧化气氛）
2.1.6 光学高温计
光学高温计是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 进行高温测量的。其优点在于： 1.不需要同被测物质接触，同时也不影响被测物质 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。
2.2 高温合成反应类型
很多合成反应需要在高温条件进行。主要的合成反应如下： 1.高温下的固－固相合成反应。 C，N，B，Si等二元金属陶瓷化合物，多种类型的 复合氧化物，陶瓷与玻璃态物质等均是借高温下组分间的 固相反应来实现的。 2.高温下的固—气合成反应。 • 金属化合物借H2、CO，甚至碱金属蒸气在高温下的还原 反应。 • 金属或非金属的高温氧化、氯化反应等等。
2.1.3
电弧炉
电弧炉实验装置图：
顶电极
+ _
直流Fra Baidu bibliotek源
熔渣
底电极
• 电弧炉常用于熔炼 金属，如钛、锆等， 也可用于制备高熔 点化合物，如碳化 物、硼化物以及低 价的氧化物等。 • 电流由直流发电机 或整流器供应。 • 起弧熔炼之前，先 将系统抽至真空， 然后通入惰性气体， 以免空气渗入炉内。
2.1.3