自蔓燃高温合成技术

三、工艺 -SHS离心技术
通过对高放热体系 (研究较多的铝热反应 :A1+Fe2O3)施加离心力 控制燃烧过程， Al+Fe2O3反应形成氧化铝，由于离心作用， Fe 沉积，形成氧化铝层，提高了钢管的耐磨性和耐蚀性。该方法 可以制备复合管材、块状材料，平面涂层。
三、工艺 -SHS+传统技术
传统技术与反应放热的 SHS的结合，发展了一些传统技术和设 备。如在常规烧结炉上加热并利用反应放热烧结制备金属间化 合物的反应烧结技术；在传统热压机上即利用外热又利用自发 放热进行热压的反应热压；在传统热等静压机上依靠外热和自 发放热进行致密化的的反应热等静压。
三、工艺-主要特点及材料特点
自蔓燃的主要特点：
合成材料的特点：
? 易获得高温：燃烧波温度 2100～3500℃，最高可达 5000℃；
? 反应快速稳定：燃烧波的 蔓延速度： 0.1～25cm/s；
? 产物纯度高；
? 制备工序少，周期短； ? 节能；
? 加热速度快： 103～106℃/s；? 产物活性高：易形成复杂
? 自发进行；
相、固溶体（缺陷）、亚 稳相、梯度材料；
? 冷凝速度大。
? 晶粒尺寸小。
三、工艺
1）SHS粉末工艺 2）SHS致密化技术 3）SHS熔铸 4）SHS焊接 5）SHS涂层 6）SHS离心技术 7）SHS+ 传统技术
三、工艺 -SHS粉末工艺
该工艺又分为化合法 (由元素粉末和气体合成化合物或复合化合 物粉末，例如钛粉和碳粉合成 TiC)和还原-化合法(由氧化物或 矿物原料、还原剂和元素粉末，经还原 -化合过程制备粉末，例 如TiO2+Mg+C=TiC+MgO ，不需要的副产物可除去。 SHS粉末 技术类似于粉末冶金制粉：如混合料的制备、合成和产物加工。 二者的区别主要在于合成工序。 SHS粉末在燃烧合成反应器中 进行，依靠反应放热合成粉末，不需要使用加热设备。
该合成方法最早是由原苏联科学院化学物理研究所宏观动力学 研究室的 Merzhanov 、Borovinskaya 等人在1967年研究钛和硼的 混合坯块燃烧时，发现了“固体火焰”，并由此提出该概念。
目前，从事SHS研究与应用的国家已有30多个。
二、原理
自蔓燃高温合成是利用反应物之间高的化学反应热自加热和自 传导作用以获取具有指定成分和结构的材料的一种技术，当反 应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应 完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
自蔓燃高温合成技术
---- 蔡永丰
? 定义 ? 原理 ? 工艺 ? 应用 ? 实例
一、定义
自蔓燃高温合成技术（英文： Self-propagating High-temperature Synthesis ，简写SHS），是利用化学反应自身放热制备材料的 新技术。该法是利用两种以上物质反应的生成热，以连续燃烧 的形式形成的高温来合成材料的，在合成的过程中，某些元素 的价态可能发生改变。
二、原理-扩展
SHS内涵的扩展可分为三个阶段 :第一阶段是反应物和产物的扩 展。反应物由元素固体扩展到气体 (如氮、氢、氧 )、液体和化 合物(如氧化物、氢化物、碳氢化物 )，并由无机物扩展到有机 物；第二阶段，合成产物先由化学化合物扩展到所需结构的均 匀和非均匀材料，再扩展到所需形状和尺寸的近终形制品，这 个阶段伴随着 SHS成型致密化技术的发展；第三阶段是点燃模 式的扩展，由自动波（自蔓燃）燃烧的局部点燃扩展到靠外热 整体点燃，这也伴随着靠外热将反应物整体点燃的热固技术的 发展。
a.SHS- 加压 b.SHS- 挤压法 c.SHS- 等静压 d.SHS- 动压
三、工艺 -SHS熔铸
高放热量的 SHS反应混合物在燃烧合成时产生的高温超过产物 熔点，形成熔体，采用合金工艺处理熔体，得到铸件、涂层或 完成焊接利用 SHS反应形成的高温熔体。该方法可以制备各种 金属间化合物的合金，形状记忆合金，金属基复合材料，以及 熔铸涂层。
三、工艺 -SHS致密化技术
SHS致密化是 SHS技术领域的一个重要组成部分，是新的材料 制备技术，通过在 SHS过程中由产物发生的化学反应放热造成 产物处于炽热塑性状态，施加外部载荷实现材料致密化，不仅 可以节省能源，而且还可以简化设备，缩短材料制备周期，简 化工艺，材料性能也有大幅度提高。常用的 SHS致密化有 :
二、原理-热力学
SHS 过程是一种特殊条件下的化学反应，对燃烧体系进行热力 学分析是研究 SHS过程的基础。热力学从能量上判断反应能否 点燃及自我维持，其主要任务是计算绝热燃烧温度。
绝热燃烧温度是指在不考虑热散失的情况下燃烧体系所能达到 的最高温度。它是判断燃烧反应能否自我维持及产物的相状态 的定性依据。在如下假定下 :
通过控制反应体系放出的热量，适当地调整体系的反应绝热温 度，可以控制反应放出的热量，使产物处于利于反应的温度， 对产物含有低熔点物质的体系，可以通过调整反应的放热量和 反应绝热温度，使其形成适当量的液态产物，从而促进产物致 密化。
二、原理-动力学
在该技术研究初期，大多人认为燃烧理论和自蔓燃的理论是一 致的，没有什么区别，即认为最终产物是在燃烧波过程产生的 放热阶段时形成的，在燃烧波完成后，反应产物也即中止了。 但1975 年，前苏联科学院结构宏观动力材料科学研究所的 Borovinskaya 教授对此提出了不同看法。她认为：在燃烧过程 中有可能会存在中间产物，在一定温度或其他条件下，中间产 物进一步发生转变，形成了最终产物。也即最终产物是在燃烧 波发生后的一段时间才形成的，即在该温度下无法形成最终的 产物。中间过程发生的一系列反应和变化，就要有自蔓燃高温 合成动力学来解决。自蔓燃动力学的参量主要有燃烧速度、反 应速率、燃烧波速率等。
三、工艺 -SHS焊接
将SHS 反应物料放在焊接件的对缝中，通电点燃后，施加压力 就可以进行陶瓷 -陶瓷、陶瓷 -金属、金属 -金属的焊接，目前该 技术基本处于实验室研究阶段，研究较多的是焊接异型材料， 如陶瓷和金属的焊接。
三、工艺 -SHS涂层
熔铸涂层，将高放热量的原料置于基体的表面，之后点火，利 用SHS 反应在金属件表面形成ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ温熔体同金属基体反应，形成 由冶金结合过渡区的金属陶瓷涂层。操作简单，涂层厚度可达 1-4mm ，涂层与金属的结合力强。