無機(jī)合成中的自蔓延合成技術(shù)

1、自蔓延合成技術(shù) 自蔓延自蔓延概述 自蔓延自蔓延原理 自蔓延自蔓延合成的控制因素 自蔓延自蔓延的其它補(bǔ)充方法 自蔓延自蔓延合成示例發(fā)展歷史 自蔓延高溫合成（Self-propagating High temperature Synthesis, SHS）是材料與工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一，也稱為燃燒合成。 這一方法由前蘇聯(lián)科學(xué)家Merzhanov和Borovinskaya于1967年首次提出。 燃燒合成基于高度放熱的化學(xué)反應(yīng)，這樣的反應(yīng)通常具有高活化能并且產(chǎn)生大量的熱。由一個(gè)快速的外部能量輸入點(diǎn)燃，形成化學(xué)反應(yīng)前沿（燃燒波），然后反應(yīng)由本身釋放的熱量維持進(jìn)行。 燃燒合成的反應(yīng)物很快被加熱到很高的溫度

2、(1036 Ks-1), 因此，此反應(yīng)是準(zhǔn)絕熱的，即所有放熱反應(yīng)產(chǎn)生的熱量都用于加熱樣品本身。SHS合成過程燃燒過程反應(yīng)模式 蔓延模式：燃燒反應(yīng)在某時(shí)間點(diǎn)點(diǎn)火后，以燃燒波的方式通過反應(yīng)混合物快速蔓延。在此種模式下，反應(yīng)熱可以提供超過90%90%完成合成所需要的能量。 瞬間燃燒模式（熱爆炸法）：一旦樣品被加熱到點(diǎn)火溫度，合成反應(yīng)通過反應(yīng)混合物瞬間發(fā)生，而不是以蔓延燃燒波的方式發(fā)生。 很多實(shí)際的燃燒合成反應(yīng)介于兩者之間。兩種燃燒合成方式圖解SHS反應(yīng)產(chǎn)物特點(diǎn)和影響因素 產(chǎn)物特點(diǎn)：形態(tài)多變( (易碎、輕微燒結(jié)的粉末到塊狀多孔物） 影響因素：反應(yīng)物尺寸分布、形貌和純度生坯密度（影響反應(yīng)混合物的熱傳導(dǎo)）

3、點(diǎn)火技術(shù)，反應(yīng)混合物的初始溫度和壓力反應(yīng)混合物的初始溫度和產(chǎn)物溫度的差別樣品的尺寸和反應(yīng)器的形狀實(shí)際應(yīng)用鋁熱反應(yīng)焊接鐵軌 合成超過500種化合物：包括二元和三元硼化物、碳化物、硅化物、硫化物、氮化物、氫化物，合金、復(fù)合材料和超硬碳化物。用自蔓延合成制備的材料 研磨劑，切割工具，拋光粉 電熱元件, ,記憶合金 高溫金屬間化合物 鋼處理添加劑（氮化鐵合金） 腐蝕性介質(zhì)電解的電極 盛裝液態(tài)金屬和腐蝕性介質(zhì)的包覆層 陶瓷粉末 薄膜和包覆 功能梯度材料 復(fù)合材料 特定性能的材料SHS反應(yīng)特點(diǎn) 反應(yīng)溫度高: 2000-3000oC 4500oC 蔓延速度快: 25 cm/s 反應(yīng)時(shí)間短: 典型反應(yīng)為60-

4、90s,1-2 h冷卻 溫度梯度大： 105 K/cm 較低的能耗：充分利用化學(xué)反應(yīng)本身放出的熱量 產(chǎn)品純度高：高溫下反應(yīng)有利于低熔沸點(diǎn)雜質(zhì)的排除 非平衡相態(tài)：高溫度梯度和快速冷卻可以獲得一些非平衡相態(tài) 成本低、無須復(fù)雜昂貴的設(shè)備，省時(shí)省力，可單步得到終產(chǎn)品 易于轉(zhuǎn)入規(guī)模生產(chǎn)SHS原理 燃燒和燃燒的基本要素 點(diǎn)燃溫度和絕熱燃燒溫度 固- -固體系和固- -氣體系 流程和后處理燃燒和燃燒的基本要素 燃燒是一種復(fù)雜的物理化學(xué)過程。燃燒反應(yīng)是一種鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的載體主要是自由基，可以在瞬間完成，從而使燃燒反應(yīng)以異常快的速度進(jìn)行，反應(yīng)遵循化學(xué)動(dòng)力學(xué)的規(guī)律。 發(fā)生燃燒作用的三個(gè)基本要素為可燃物（還原

5、劑）、氧化劑和熱量（溫度），只有當(dāng)三者間以適當(dāng)比例結(jié)合時(shí)，才發(fā)生燃燒作用。點(diǎn)燃溫度和絕熱燃燒溫度 點(diǎn)燃溫度Tig：誘發(fā)SHS反應(yīng)的溫度，即點(diǎn)燃溫度Tig 絕熱燃燒溫度Tad：假定反應(yīng)釋放的熱完全用于加熱產(chǎn)物，而沒有由于對(duì)環(huán)境的加熱造成的能量損失，得到的燃燒溫度。絕熱燃燒溫度可以描述反應(yīng)的放熱程度，并且是燃燒體系溫度的上限。絕熱燃燒溫度可以作為體系是否能夠發(fā)生自蔓延燃燒的判據(jù)。 Tad1200oC：不能發(fā)生自蔓延燃燒 1200oCTad2200oC：能發(fā)生自蔓延燃燒示例 Si +C SiC (Tad = 1527oC, Tig= 1300oC) Ti +Al TiAl (Tad = 1245oC

6、, Tig= 640oC) 兩反應(yīng)在常溫下均不能自蔓延進(jìn)行；兩反應(yīng)在常溫下均不能自蔓延進(jìn)行；Ti和Al的反應(yīng)可以在預(yù)加熱到100oC以上的條件下自我維持。 Ti +C TiC (Tad = 2937oC, Tig = 1027oC) 該反應(yīng)在常溫下可以自蔓延。固- -固體系和固- -氣體系 固- -固體系： 反應(yīng)混合物通常為壓片，以加強(qiáng)個(gè)體顆粒之間的密接觸。壓片放置在耐火容器中，脫氣并在真空環(huán)境或者惰性氣氛下點(diǎn)燃。 典型的示例是耐火材料的合成，例如從單質(zhì)合成碳化物、硼化物和硅化物。 固- -氣體系：即過濾燃燒過程，氣體是由周圍的氣氛濾過多孔的固體到達(dá)反應(yīng)前沿的。固- -固體系和固- -氣體系固

7、- -氣反應(yīng) 特點(diǎn)：克服了固體反應(yīng)物之間接觸較差的缺點(diǎn)，過量的氣體反應(yīng)物可以改變化學(xué)平衡。 普遍性：例如金屬在氧氣、空氣、氮?dú)?、氫氣以及氨氣環(huán)境下的反應(yīng)得到氧化物、氮氧化物、氮化物和氫化物等等。 反應(yīng)速率：反應(yīng)溫度低于燃點(diǎn)時(shí)，反應(yīng)速率低，這是由于此時(shí)反應(yīng)依賴于金屬離子或者氣體在產(chǎn)物層中的擴(kuò)散。而燃燒條件（溫度、氣壓）得到滿足時(shí)，反應(yīng)可以自我維持，此時(shí)反應(yīng)以很高的速率進(jìn)行。固- -氣反應(yīng)固體添加劑 提供氣體反應(yīng)物：如NaNNaN3 3 燃料：如甘氨酸、尿素、肼 氧化劑：一般是高氧化態(tài)含氧酸鹽如硝酸鹽 稀釋劑：產(chǎn)物 金屬燃燒反應(yīng)溫度過高，可能導(dǎo)致金屬的熔融和一些產(chǎn)物的熱分解。金屬的熔融會(huì)削弱氣體的

8、滲透，因此需要添加稀釋劑以降低反應(yīng)溫度。固- -氣反應(yīng)中的氣體 反應(yīng)物較高的氣壓是達(dá)到自維持反應(yīng)條件所必需的。如果氣體反應(yīng)物的分壓較低，那么在反應(yīng)的前沿，氣體將耗竭，反應(yīng)混合物無法自蔓延。 反應(yīng)氣流可以是順流或者逆流。自維持的固- -氣反應(yīng)中的氣流固-氣反應(yīng)實(shí)例：Si3N4的合成 Si3N4陶瓷是一種高穩(wěn)定性、耐熱沖擊、耐磨、高強(qiáng)度、高硬度、抗腐蝕的材料。Si3N4具有兩種相態(tài)，其中相為低溫相，相為高溫相。 Si3N4陶瓷的合成方法包括SiO2的碳熱氮化、SiCl4的氣相或者液相氨解以及Si粉的直接氮化。其中直接氮化是常用方法。方程式如下： 3Si + 2N2 Si3N4Si3N4的SHS合成

9、與常規(guī)方法的合成對(duì)比流程和后處理 在反應(yīng)物粉料經(jīng)混合、烘干、點(diǎn)火燃燒后，合成反應(yīng)就從點(diǎn)火處自發(fā)地蔓延開去。 反應(yīng)系溫度達(dá)3000oC以上。隨著反應(yīng)的進(jìn)行，反應(yīng)波迅速前移，直至反應(yīng)結(jié)束。 燃燒合成可能得到易碎的輕度燒結(jié)粉末，也可能因?yàn)楫a(chǎn)物在峰值溫度下的部分熔融而得到整體的多孔產(chǎn)品。SHS合成中的控制因素 粒度的效應(yīng) 素坯的壓緊 氣相物種的演變 反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量比 氣壓的效應(yīng) 點(diǎn)燃方式粒度的效應(yīng) 反應(yīng)物的粒度影響產(chǎn)物的粒度，反應(yīng)物的顆粒越小，產(chǎn)物的晶粒也越小。 反應(yīng)物的粒度影響反應(yīng)的完成度，反應(yīng)的時(shí)間演進(jìn)，燃燒區(qū)的溫度曲線和燃燒波的速率。一般來說，細(xì)的顆粒促進(jìn)反應(yīng)的進(jìn)行，提高反應(yīng)溫度，加快燃燒速率

10、。 反應(yīng)物粒度的影響根據(jù)反應(yīng)物是否熔融，有所不同。粒度的影響非熔融體系 SHS反應(yīng)的Fourier熱平衡關(guān)系 其中，k是熱導(dǎo)率，Cp是熱容，是密度，Q是反應(yīng)熱，是反應(yīng)進(jìn)程，T是溫度，t是時(shí)間，x是燃燒波蔓延方向的坐標(biāo)。022tQxTCxTkp燃燒波速和反應(yīng)速率的關(guān)系（兩種情況） (1) 反應(yīng)是均相的，只在狹窄的范圍內(nèi)發(fā)生， 其中f(n)是反應(yīng)級(jí)數(shù)n的動(dòng)力學(xué)函數(shù)，E是反應(yīng)活化能，R是氣體常數(shù)，TN是燃燒溫度。這也就意味著，反應(yīng)速率和粒度無關(guān)。 (2) 反應(yīng)并未在燃燒波前結(jié)束，而在燃燒波傳播的后方發(fā)生反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴(kuò)散，而繼續(xù)進(jìn)行反應(yīng)。根據(jù)不同的反應(yīng)物/產(chǎn)物分布的幾何模型，可以得到不同的關(guān)系式

11、。)exp()(022RTEkQETkRCnfNp 模型：不同反應(yīng)物排列為平行于燃燒波傳播方向的層，并且假定反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)由反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴(kuò)散決定。 其中a0是一種反應(yīng)物層的厚度，另一種反應(yīng)物層的厚度b0則由a0和化學(xué)計(jì)量比w=1+b0/a0決定。D0是擴(kuò)散的指前系數(shù)，而E是擴(kuò)散活化能。)exp(202022RTEDwCakRTpN 同上幾何結(jié)構(gòu)，不同反應(yīng)物排列為平行于燃燒波傳播方向的層，而用稍有不同的擴(kuò)散模型和溫度曲線函數(shù)。 其中l(wèi)是相鄰兩個(gè)反應(yīng)物層的厚度，Deff是有效擴(kuò)散系數(shù)，keff是有效熱傳導(dǎo)率，Tc是燃燒溫度，T0是室溫。)exp(6)(6020222RTEkDElRTkDTTE

12、lRTeffeffceffeffcc非熔融體系示例：Si-C體系 Si-CSi-C體系典型的非熔融體系。 很小的粒度并不一定有利于反應(yīng)，因?yàn)樾☆w粒容易散熱，等于降低了燃燒區(qū)的熱傳導(dǎo)率。C C顆粒的粒度降低不利于提高反應(yīng)速率。（注：碳的導(dǎo)熱性極佳） 相反的，如果粒度降低所提高的熱傳導(dǎo)率能夠補(bǔ)償上述的作用，那么粒度降低將有利于反應(yīng)，例如SiSi顆粒。粒度的影響熔融體系 一種金屬反應(yīng)物在反應(yīng)前沿發(fā)生熔融。后繼的反應(yīng)速率得到了增強(qiáng)，但是熔融本身是由固- -液反應(yīng)控制的。 模型：一種熔融的反應(yīng)物包圍另一種反應(yīng)物的顆粒。反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)可能由液態(tài)反應(yīng)物向固體表面的擴(kuò)散決定，也可能由在固體表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)本身

13、決定。一種熔融的反應(yīng)物包圍另一種反應(yīng)物的顆粒 其中f()是動(dòng)力學(xué)函數(shù)，C是初始狀態(tài)下固體反應(yīng)物在混合物中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，是素坯密度，r是固體顆粒半徑，a是化學(xué)計(jì)量比。 反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)由液態(tài)反應(yīng)物向固體表面的擴(kuò)散決定： 反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)由在固體表面發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)本身決定：ARTEEfQkkRTc)exp()(02223raCAraCA3熔融反應(yīng)物( (金屬) )的粒度決定的體系反應(yīng)模式 當(dāng)金屬粒度較小時(shí)，反應(yīng)的模式是擴(kuò)散模式，反應(yīng)物之間的擴(kuò)散決定反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 其中r r0 0是金屬的粒徑，r rr r是難熔物的粒徑，是熱擴(kuò)散率，是液體表面張力，是液體的粘度，V V是燃燒前沿的速率，T TC C是燃燒溫度，

14、T Tm m是金屬的熔點(diǎn)，T T0 0是預(yù)熱或者初始溫度。ln00220TTTTVrrmcr 當(dāng)金屬粒度較大時(shí)，反應(yīng)的模式是毛細(xì)管模式，熔融反應(yīng)物在固態(tài)反應(yīng)物顆粒之間的毛細(xì)管擴(kuò)張決定反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。 其中r r0 0是金屬的粒徑，r rr r是難熔物的粒徑，是液體表面張力，是液體的粘度，D D是反應(yīng)物在產(chǎn)物中的擴(kuò)散系數(shù)。Drrr0熔融體系示例：Ti-C 隨著Ti的粒度增大，反應(yīng)呈現(xiàn)出三個(gè)不同的區(qū)域。同時(shí)C的粒度也對(duì)反應(yīng)有顯著影響。 隨著Ti的粒度增大，反應(yīng)最高溫度下降，反應(yīng)速率降低，燃燒前沿的溫度曲線展寬，反應(yīng)的完成程度降低。 當(dāng)兩種反應(yīng)物都是可能發(fā)生熔融的金屬，例如Ni-Al， Ti-Ni體系。

15、兩種反應(yīng)物的粒度都很重要。素坯的壓緊 體系的可壓性能依賴于材料的硬度、強(qiáng)度等性質(zhì)。 大顆粒和較寬的粒度分布有利于高堆密度，小顆粒則難以壓緊。 過高密度或者過低密度的素坯不易點(diǎn)燃。 多孔性影響毛細(xì)作用，因此孔隙大小和熔融反應(yīng)物體積相當(dāng)是最有利于反應(yīng)的。 固- -氣反應(yīng)中，素坯密度過高導(dǎo)致局部氣體反應(yīng)物供應(yīng)不足，從而降低轉(zhuǎn)化率。 產(chǎn)物的孔隙率依賴于初始的相對(duì)密度，反應(yīng)物和產(chǎn)物初始密度的差別和雜質(zhì)氣體的演變。 較小的素坯易于散失熱量，可點(diǎn)燃性不如較大的素坯。素坯的尺寸可能會(huì)影響反應(yīng)過程中坯體的膨脹。氣相物種的演變 素坯顆粒表面的雜質(zhì)是氣相物種演變的一個(gè)來源。 氣相物種的演變可以導(dǎo)致空洞的產(chǎn)生，以至坯

16、體爆炸解體。 在較高的反應(yīng)溫度下，體系中產(chǎn)生自純化的現(xiàn)象，表面的氧等雜質(zhì)含量下降。反應(yīng)物的化學(xué)計(jì)量比 一般來說，偏離化學(xué)計(jì)量比導(dǎo)致絕熱反應(yīng)溫度下降。 添加稀釋劑是一種控制燃燒合成的手段。通常來說，其目的是為了使反應(yīng)稍微溫和一些。 在AlN的合成中，添加稀釋劑減輕熔融的Al之間的連接，保留N2進(jìn)入體系的通道，可以促進(jìn)反應(yīng)。 在Si3N4的合成中，添加不同相態(tài)的產(chǎn)物對(duì)反應(yīng)的結(jié)果有誘導(dǎo)作用。 少量稀釋劑的加入可以降低體系的燒結(jié)，得到粉末狀的產(chǎn)品。稀釋劑 降低Tad，控制反應(yīng)速率； 稀釋劑可以是產(chǎn)物本身，誘導(dǎo)結(jié)晶；也可以是一種惰性的化合物，后者導(dǎo)致終產(chǎn)品成為一種復(fù)合材料。氣壓效應(yīng) 參與反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物

17、的分壓和不參與反應(yīng)的氣體的分壓都對(duì)反應(yīng)有作用。 參與反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物的分壓不僅要達(dá)到維持反應(yīng)正方向自發(fā)進(jìn)行的熱力學(xué)要求，還要保障燃燒前沿的氣態(tài)反應(yīng)物供應(yīng)，使反應(yīng)能自我維持。 參與反應(yīng)的氣態(tài)反應(yīng)物的分壓和反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率、反應(yīng)溫度和燃燒速率相關(guān)。 不參與反應(yīng)的氣體的外壓在較低范圍內(nèi)，通過抑制坯體的膨脹或者易揮發(fā)反應(yīng)物的氣化而促進(jìn)反應(yīng)。當(dāng)外壓過高時(shí)，則可能會(huì)導(dǎo)致體系熱量散失的增強(qiáng)而不利于反應(yīng)。點(diǎn)燃手段 高溫自蔓延合成可以用多種方法點(diǎn)燃鎢絲放電加熱點(diǎn)燃(最常用)激光脈沖化學(xué)點(diǎn)燃微波點(diǎn)燃：由內(nèi)向外蔓延恒速率加熱以達(dá)到同時(shí)燃燒SHS的其它補(bǔ)充方法 場(chǎng)激活燃燒合成 機(jī)械激活的燃燒合成 燃燒合成耦合的氣相輸運(yùn)過

18、程場(chǎng)激活燃燒合成 在反應(yīng)物素坯上加一個(gè)電壓以加熱線圈進(jìn)行點(diǎn)燃。機(jī)械激活的燃燒合成 結(jié)合球磨和高溫自蔓延合成以增強(qiáng)素坯的反應(yīng)性 機(jī)械誘導(dǎo)的自蔓延反應(yīng)(MRS) 機(jī)械激活的高溫自蔓延合成（MASHS） 可以得到納米結(jié)構(gòu)的材料機(jī)械誘導(dǎo)的自蔓延反應(yīng) 反應(yīng)物在球磨中達(dá)到一種明確的臨界狀態(tài)，然后在球磨下發(fā)生自蔓延反應(yīng)。機(jī)械激活的高溫自蔓延合成 先對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行一段時(shí)間的高溫球磨，然后將反應(yīng)物用于高溫自蔓延合成。 研磨強(qiáng)度越大，激活時(shí)間越短，反應(yīng)速度越快燃燒合成耦合的氣相輸運(yùn)過程 氣相輸運(yùn)通過對(duì)固相擴(kuò)散輸運(yùn)的補(bǔ)充，提供對(duì)燃燒波蔓延的支持； 少量的氣體對(duì)于SHS過程具有較大的影響，從而改變?nèi)紵俾省囟群娃D(zhuǎn)化率

19、等結(jié)果； 氣相輸運(yùn)劑尤其對(duì)于絕熱溫度低于反應(yīng)物、產(chǎn)物以及中間相的熔點(diǎn)的體系，具有更大的意義。 Ta+CTaC I2， CO2I2耦合燃燒合成TaCCO2耦合燃燒合成TaCSHS 合成示例 直接合成法 鋁熱合成法 固態(tài)交換反應(yīng) 器件的原位制作直接合成法 直接合成法即從單質(zhì)合成產(chǎn)物，很多碳化物、硅化物、硼化物、氮化物、氧化物和氫化物可以通過這種方法合成。 直接合成原料成本高，需要特制的反應(yīng)器，設(shè)備復(fù)雜，主要用于粉末冶金領(lǐng)域中制備難熔的金屬間化合物（形狀記憶合金，鋁化物等）和金屬陶瓷。合成TiB2、 TaC、 BN 反應(yīng)方程式 Ti + 2B TiB2 Ta + C TaC 2B + N2 2BN

20、TiC的的合成 反應(yīng)方程式：Ti + C TiC 此反應(yīng)大量放熱，20kg一批的反應(yīng)時(shí)間為60-90s，而此后反應(yīng)器的冷卻時(shí)間為1.5-2h。鋁熱合成法（Thermite reation） 此法采用活潑金屬Al、 Mg等，首先把金屬或非金屬元素從其氧化物中還原出來，之后可以進(jìn)一步通過還原出的元素之間的相互反應(yīng)來合成所需的化合物。 Mg比Al具有的優(yōu)勢(shì)是副產(chǎn)品中的MgO很容易用鹽酸洗去。鋁熱法合成鋁熱法合成SiC、TiB2 反應(yīng)方程式 SiO2 + C + 2MgSiC + 2MgO TiO2 + B2O3 +3Mg TiB2 + 5MgO 副產(chǎn)物的處理：如上所示，除了主要產(chǎn)物SiC和TiB2以

21、外，反應(yīng)中還有副產(chǎn)物MgO產(chǎn)生。有時(shí)，得到的陶瓷-陶瓷復(fù)合材料本身就是目標(biāo)，而如果需要得到純的碳化物或者硼化物，那么就需要進(jìn)行酸洗。鋁熱合成鋁熱合成B4C 反應(yīng)方程式 4B + CB4C + 39 kJ/mol（Tad=730oC，不蔓延，不蔓延） 2B2O3 + C + 6MgB4C + 6MgO + 1135 kJ/mol （Tad=2470oC，Tig=930oC） 與直接使用單質(zhì)粉末進(jìn)行合成的方法相比，采用鋁熱反應(yīng)有兩個(gè)原因： (1)單質(zhì)B的粉末較貴。 (2)直接反應(yīng)產(chǎn)生的熱量不足以維持自蔓延反應(yīng)。 這一點(diǎn)可以通過預(yù)加熱或者熱爆技術(shù)解決。合成碳化鎢 工業(yè)WO3粉，炭黑或石墨粉（200目

22、）化學(xué)純鎂粉，反應(yīng)物混合料壓成圓柱形樣品，放入SHS反應(yīng)器中，反應(yīng)器抽真空后充氬氣至300-500kPa，用W絲點(diǎn)燃樣品。在熱壓機(jī)上，采用電阻直接加熱對(duì)WO3-Mg-C體系反應(yīng)產(chǎn)物進(jìn)行熱壓，得到WC-MgO復(fù)合材料，方程式： WO3 + 3Mg + C WC + 3MgO + Q固態(tài)交換反應(yīng)(Solid-state metathesis, SSM) 快速、低溫引發(fā)的固態(tài)交換反應(yīng)。 例如Ti2O3 + 2AlN 2TiN + Al2O3 NaBF4 + 3NaN3 BN + 4NaF + 4N2 6ZrCl4 + 8Li3N 6ZrN + 24LiCl + N2 2VCl3 + 3MgB2 2V

23、B2 + 3MgCl2 + 2B 這里，無水金屬鹵化物和堿金屬/堿土金屬的主族化合物之間的反應(yīng)是尤其有用的，通過水洗或者醇洗可以除去堿金屬/堿土金屬的鹵化物副產(chǎn)品。用此方法，可合成超導(dǎo)體(NbN, ZrN)，半導(dǎo)體(GaAs,InSb)，絕緣體(BN, ZrO2)磁性材料(GdP, SmAs)，硫化物(MoS2, NiS2)，硅化物(MoSi2, WSi2)，砷化物磷化物(ZrP, NbAs)和氧化物(Cr2O)等。器件的原位制作 高溫自蔓延合成的一個(gè)重要特點(diǎn)就是可以直接一步得到所需的最終產(chǎn)品。 陶瓷內(nèi)襯復(fù)合鋼管的制備 反應(yīng)方程式： Fe2O3 + 2Al 2Fe + Al2O3 + 836 kJ/mol 3Fe3O4