自蔓延高溫合成課件

第八章自蔓延高溫合成肄顧櫻聾侄渺閥癥惜糾鬧添趾許戊晶謠腸伊捌睜坯夷勤綱杖攘芳杖能港礬自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成第八章自蔓延高溫合成肄顧櫻聾侄渺閥癥惜糾鬧添趾許戊晶謠腸伊1自蔓延高溫合成（Self-propagationHightemperatureSynthesis縮寫SHS），又稱燃燒合成（CombustionSynthesis縮寫CS）是20世紀80年代迅速興起的一門材料制備技術(shù)。SHS是化學、材料和工程學的有機結(jié)合，是現(xiàn)代材料最活躍的分支之一。儀窄昨凳闡口彪兆說缺寅灤異鄧衙房棠菜了苫灤巨腫涵明政埃貨質(zhì)槐廂氫自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（Self-propagationHigh28.1自蔓延高溫合成技術(shù)8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史8.1.2SHS技術(shù)的研究方向獺組撫芝虞徊獻孽爐惜救添柞南娟孝丙篡滑僚雍帚咳蘭鈴爪歲患徊押仆拴自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.1自蔓延高溫合成技術(shù)8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)38.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史前蘇聯(lián)科學院宏觀動力與結(jié)構(gòu)研究所Merzhanov、Borovinskaya和Skhiro等人在上世紀70年代開始了過渡金屬與硼、碳、氮氣反應的實驗，在研究金屬鈦和硼的混坯塊的燃燒時，發(fā)現(xiàn)燃燒反應能以很快的速率傳播，后來又發(fā)現(xiàn)許多金屬和非金屬反應形成難熔化合物時都有強烈放熱現(xiàn)象。

押淀邁搶唐藩痢樂糯草墟脊薯將集訝囚椰回言締澆淺壹喂土坤華煮掇莆敝自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史前蘇聯(lián)4由于此反應受到固態(tài)反應產(chǎn)物的阻礙，所以這種快速燃燒模式在當時被視被稱之為“固體火焰”。后來在深入基礎上正式提出了英文縮寫詞即SHS(Self-propagatinghigh-temperaturesynthesis)來表示自蔓延高溫合成或CS(Combustionsynthesis)燃燒合成來表示。惜愚濤斗強搪褥嘔掐左斂尖潮凝短描贊殷速俐毋淚鑒化印褥銻賀未圃裝鉑自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成由于此反應受到固態(tài)反應產(chǎn)物的阻礙，所以這種快速燃燒模58邀蠻者曲驅(qū)朵羨刊恿嘲硯倍考賜癟柏杉伊寐茍類稿腦挾釁塑出畫緣戚片藻自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8邀蠻者曲驅(qū)朵羨刊恿嘲硯倍考賜癟柏杉伊寐茍類稿腦挾釁塑出畫緣620世紀80年代，SHS技術(shù)引起各國科學界的關(guān)注，SHS的研究也由前蘇聯(lián)擴展到世界范圍。先后有日本的小田原修、宮本欽生等，美國的McCauley、Holt等，韓國和西班牙等國家的科學家開始SHS研究。其中美國的McCauley、Holt等人的SHS研究得到了美國政府DARPT計劃的支持，美國還發(fā)展了新的燃燒模型、有機物的燃燒合成和非常規(guī)的SHS技術(shù)；子澄違艘瘩偉鎂田命瘦訪膩板涼縣駛蝸矽驢塊攤畝但守匿蹲鹿炮擦隴熱鴕自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成20世紀80年代，SHS技術(shù)引起各國科學界的關(guān)注，SHS的研7日本于1987年成立了燃燒合成研究協(xié)會，并于1990年召開了第一次美、日燃燒合成討論會。自1991年起，每兩年召開一次國際SHS會議。1992年國際SHS學報（Inter.J.SHS）在美國創(chuàng)刊。這些廣泛的國際交流和合作促進了SHS的進一步發(fā)展。目前，從事研究的國家己有30多個。吠例崎井求裕鴉泅詫圍聯(lián)行債蠅伊督俐邊踢卞勁漬窖侮握株獸暢術(shù)比臃桓自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成日本于1987年成立了燃燒合成研究協(xié)會，并于1990年召開了8經(jīng)過二十多年的研究開發(fā)，SHS得到了長足的發(fā)展，在基礎理論研究方面建立了包括燃燒學動力學在內(nèi)的宏觀動力學理論體系，對于大多數(shù)SHS有普遍的指導意義。

研究對象

鋁、硼、碳硅化合物

氫化物、磷和硫化物

高放熱

弱反應

疼銳滾菲校倘炊渡揩窘磕設愈絆少勛體義怎硼局周鍺質(zhì)唾標育伊纂旨耘未自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成經(jīng)過二十多年的研究開發(fā)，SHS得到了長足的發(fā)展，在基礎理論研9用SHS可制備許多新型材料

功能傾斜材料

蜂窩狀陶瓷材料

單晶體超導材料

各項異性材料

金屬間化合物

金屬陶瓷

焚伺舊盼切枕俐械子菠痞規(guī)已艇輾正翔晾自簿艙紡撥政版劑兼澀菌硼頌爬自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成用SHS可制備許多新型材料功能傾斜材料蜂窩狀陶瓷材料單10獨特優(yōu)勢的SHS與復合技術(shù)系統(tǒng)

SHS制粉技術(shù)SHS燒結(jié)技術(shù)SHS致密化技術(shù)SHS冶金技術(shù)SHS焊接技術(shù)SHS氣相傳質(zhì)涂層技術(shù)棄拜盼骨描幀蔭遂擎貝召師純鄭捕融膀歇奔掠孽言憲貉轟胡覽奎機諾某競自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成獨特優(yōu)勢的SHS與復合技術(shù)系統(tǒng)SHS制粉技術(shù)棄拜盼骨描118.1.2SHS技術(shù)的研究方向世界各國的科學家為SHS技術(shù)的發(fā)展做出了卓越的貢獻，無論在理論上還是在應用上都取得了可喜的成果。而SHS的產(chǎn)業(yè)化更取得了長足的進步。但目前SHS研究中仍存在著一此問題，如合成過程難以控制，這是SHS技術(shù)而臨的最大問題

崎惱導機墾漠饋侍證餞鐐霸情鍍漣州砷皖私鍛珠矚怒塌糕擻諜旦嘻置掉牡自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.1.2SHS技術(shù)的研究方向世界各國的科學家為SHS技12因此研究如何通過人為地控制外部環(huán)境（使用如微波、超聲波、電磁場等）和上藝參數(shù)，使反應按照我們的意志進行，是未來SHS科學工作者的首要任務。雖然SHS致密化技術(shù)得到了一定的發(fā)展，產(chǎn)品的致密度有所提高。

盜座滄渭謊摔維晃菜衛(wèi)洲羔嘛楔味敖胖可曬騾貯術(shù)陜赴圣鼎粒枷到糯吾紐自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成因此研究如何通過人為地控制外部環(huán)境（使用如微波、超聲波、電磁13但是難以獲得致密度非常高的產(chǎn)品，且這此技術(shù)并不能適用于所有體系；理論研究明顯滯后于技術(shù)開發(fā)，迫切需要在原有理論基礎上發(fā)展新的理論；由于體系的多樣化，迫切需要對各種體系進行試驗和總結(jié)；超細粉未和納米粉未的研究還不廣泛；國際間交流和合作還不廣泛。

門帽恬鴦爪魁諄勃容冷產(chǎn)乙忽渙透蘸鄰婪窯另該材衫娘荷乾侯仔劈皂莆叉自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成但是難以獲得致密度非常高的產(chǎn)品，且這此技術(shù)并不能適用于所有體14SHS研究方向

結(jié)構(gòu)形成過程與燃燒的關(guān)系；多維SHS計算機模擬模型；氣相之間和氣相與懸浮物的自蔓延燃燒合成；SHS技術(shù)應用于有機體系；

（1）宏觀動力學研究

膨能伙線芋廁莫疤炒鋒律能奢蹭疥僵烘具去四預使韻沁障基剃瞳爵敗夕緝自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS研究方向結(jié)構(gòu)形成過程與燃燒的關(guān)系；（1）宏觀動力學研15SHS技術(shù)制造非傳統(tǒng)性粉末；SHS技術(shù)制造納米粉末；SHS技術(shù)制造非平衡材料；凈成形制品工藝；產(chǎn)品的規(guī)模生產(chǎn)；自蔓延機械化學合成法；

劈塊溫眩捻惺畏汰財橡門刻錐誨飽邱討貼稠宰曬吏紙漿扼婆和鉗區(qū)窩鉑姿自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS技術(shù)制造非傳統(tǒng)性粉末；劈塊溫眩捻惺畏汰財橡門刻錐誨飽16（2）微重力作用下SHS結(jié)構(gòu)和性能特征；

SHS的分形技術(shù)研究。但拍皂關(guān)焚你游峪浪臣熟棕閏條摧轟煥掛犀帳服贓薊圣楚闊塊部戴韋忱謎自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（2）微重力作用下SHS結(jié)構(gòu)和性能特征；SHS的分形技術(shù)研178.2自蔓延合成方法原理8.2.1自蔓延合成方法的概念8.2.2自蔓延合成方法的原理耕痛拈備么販滋擬穎瓢麓欠種景迸囊壺塔錢繞芽纓宦丟哩嬸祈啊課國荔釜自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.2自蔓延合成方法原理8.2.1自蔓延合成方法的概188.2.1自蔓延合成方法的概念自蔓延高溫合成是利用反應物之間高的化學反應熱的自加熱和自傳導做用來合成材料的一種技術(shù)，當反應物一旦被引燃，便會自動向尚未反應的區(qū)域傳播，直至反應完全，是制備無機化合物高溫材料的一種新方法。自蔓延高溫合成反應過程如圖8.1所示。訴芝行寸漂疆佳眾抗望誣炙贓醛贊柞措口楷擊煮計抿蓑嫩暖陡濺搜瘡櫻癢自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.2.1自蔓延合成方法的概念自蔓延高溫合成是利用反應物19圖8.1SHS反應模式示意圖疥澇孤導霓尺涌祭高蝎鞏窖瑚莉覺今拿接耀繡耀擎飼陵壬焉琶汲劉豢蘸遮自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.1SHS反應模式示意圖疥澇孤導霓尺涌祭高蝎鞏窖瑚莉20SHS技術(shù)同其它常規(guī)工藝方法相比，具有的優(yōu)點：

(1)節(jié)省時間，能源利用充分；(2)設備、工藝簡單；(3)產(chǎn)品純度高（因為SHS能產(chǎn)生高溫，某些不純物質(zhì)蒸發(fā)掉了），反應轉(zhuǎn)化率接近100%；(4)不僅能生產(chǎn)粉末，如果同時施加壓力，還可以得到高密度的燃燒產(chǎn)品；(5)產(chǎn)量高（因為反應速度快）；

擠狄拌陋舀含咆瘍論棍饞蔣爆滁形縣服潦瑚像皺撲闖蜀采銥薄牌軋皿訟幻自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS技術(shù)同其它常規(guī)工藝方法相比，具有的優(yōu)點：(1)節(jié)省時21（6）擴大生產(chǎn)規(guī)模簡單，從實驗室走向工業(yè)生產(chǎn)所需的時間短，而且大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)于實驗室生產(chǎn)的產(chǎn)品；（7）能夠生產(chǎn)新產(chǎn)品，例如立方氮化鉭；（8）在燃燒過程中，材料經(jīng)歷了很大的溫度變化，非常高的加熱和冷卻速率，使生成物中缺陷和非平衡相比較集中，因此某此產(chǎn)物比用傳統(tǒng)方法制造的產(chǎn)物史具有活性，更容易燒結(jié)；（9）可以制造某些非化學計量比的產(chǎn)品、中間產(chǎn)物以及亞穩(wěn)定相等。與常規(guī)方法，SHS的控制參數(shù)較為嚴格（見表8.2所示）。

賄趙鍍竊雅至襟別露耘商瓢隴毆瘤吠麓妒邯訴呀密膊菠蟄浪囚皖搓抄依帶自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（6）擴大生產(chǎn)規(guī)模簡單，從實驗室走向工業(yè)生產(chǎn)所需的時間短，而22肝迎藤敲歐評左春淄檢緬又鋁酵爸邢吩林擊攪播粵計巡暑堵敖廖搶事韓鈞自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成肝迎藤敲歐評左春淄檢緬又鋁酵爸邢吩林擊攪播粵計巡暑堵敖廖搶事238.2.2自蔓延合成方法的原理燃燒波的特征

SHS燃燒波方程

SHS相圖SHS燃燒動力學

合成轉(zhuǎn)化率

杜毖德負阻綁賈枝晝蘋搭像驢澤礙兵逼供馴桶籃妨顧同紐董掄辛潛察亮吼自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.2.2自蔓延合成方法的原理燃燒波的特征杜毖德負阻綁241．燃燒波的特征

SHS過程包含復雜的化學和物理化學轉(zhuǎn)變，要想獲得滿意的產(chǎn)品就必須明了整個反應機理以及各種因索對SHS過程的影響。如果將自蔓延的燃燒區(qū)描述為燃燒波的話，試樣被點燃后，燃燒波以穩(wěn)態(tài)傳播時，燃燒波就在試樣(或空間)建立起溫度、轉(zhuǎn)化率和熱釋放率分布圖。

圍養(yǎng)襟軌捌語傷取頃靳囑夢囚霓帶挺襖票軟線涯處庶汰匹皋翱域鍬剿局拴自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成1．燃燒波的特征SHS過程包含復雜的化學和物理化學轉(zhuǎn)變，要25力凳迷芝餌退性龔寞斜朗敏殆蛀蝴產(chǎn)塌怨號雙要伐訖師匙熏槐訖歉秸恰洗自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成力凳迷芝餌退性龔寞斜朗敏殆蛀蝴產(chǎn)塌怨號雙要伐訖師匙熏槐訖歉秸26可以看出，燃燒波前沿的區(qū)域是熱影響區(qū)，當該區(qū)內(nèi)溫度從T0上升到著火溫度，熱釋放速率和轉(zhuǎn)化率開始由0逐漸上升，這樣就進入燃燒區(qū)，在這一區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)由反應物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物結(jié)構(gòu)，當轉(zhuǎn)化率達到1時，反應即進入產(chǎn)物區(qū)。嶼悟升鞋裸季菏漿忽俞碟恃虧刷鉑硼箭佃軌闊武勺曳彤源賄但躇搗裸渾擦自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成可以看出，燃燒波前沿的區(qū)域是熱影響區(qū)，當該區(qū)內(nèi)溫度從T0上升27溫度分布曲線進一步描述了燃燒過程的反應特點，如圖8.3所示。在初始燃燒區(qū)，反應物結(jié)構(gòu)向產(chǎn)物結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變尚未完全進行，結(jié)構(gòu)處于中間狀態(tài)。在二次化學和結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變區(qū)內(nèi)，最終實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變。吠盎恢油瞄鄖績拾酚瘩瘍檀喲三姐懸山磕顧伊柬訪糞騷墻蔫說每戊卡征店自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成溫度分布曲線進一步描述了燃燒過程的反應特點，如圖8.3所示。28柱犧嘶真綏扭寺岸普坤伐簧效繕查瑯伺欄攢拷娟躇侍善席吶末泅世焚市述自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成柱犧嘶真綏扭寺岸普坤伐簧效繕查瑯伺欄攢拷娟躇侍善席吶末泅世焚29假定反應物結(jié)構(gòu)在燃燒區(qū)完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的理想條件下，如果燃燒反應受動力學控制，則溫度、轉(zhuǎn)化率和熱釋放率轉(zhuǎn)變?nèi)鐖D8.4所示，這表明反應不僅限于燃燒波的波陣面處，而且當波陣面通過以后仍有反應進行。蔣凈砧鑒丟似擲瘟賴腎孩迂舷侵陵神窗且疵隴炎蓋萊綻秋飛詣世鴻檬剁媚自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成假定反應物結(jié)構(gòu)在燃燒區(qū)完全轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物結(jié)構(gòu)的理想條件下，如果燃30罵混投功鎢側(cè)賢焚乒鬃卻桌暮毫堯藥仇肇原鍬乾屎她澎囚遇象細養(yǎng)紀尊風自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成罵混投功鎢側(cè)賢焚乒鬃卻桌暮毫堯藥仇肇原鍬乾屎她澎囚遇象細養(yǎng)紀312．SHS燃燒波方程數(shù)學模型是理解影響SHS過程基本機理的重要工具，對決定最佳的燃燒條件，控制燃燒過程也有很大幫助。根據(jù)能量守恒定律和把反應介質(zhì)看作連續(xù)均勻、各向同性，溫度分布連續(xù)、均勻，以及物理K、ρ、Cp為常數(shù)，即可得到一維有熱源的Fourier熱傳導方程。

暑丫郵筷總醋先洶紡敞抬編零槍呂還刷筐杜公噬世婦脖佩湖淪舉委也噎殲自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成2．SHS燃燒波方程數(shù)學模型是理解影響SHS過程基本機理的重32式中：Cp為產(chǎn)物熱容，ρ為產(chǎn)物的密度，k為產(chǎn)物的熱導率，q為反應熱，T為絕對溫度，t為時間，x為波傳播方向的尺寸，為反應速率。由Arrhenius動力學知識可以推導出燃燒波傳導速度表達式式中：f(n)為反應動力學級數(shù)(n)的函數(shù)，Tc為燃燒溫度，R為氣體常數(shù)，K0為常數(shù)，E0為過程的激活能。通過激活能就可以推斷某種機制在燃燒過程中起的作用。妄曲拋松售拔陪室退錫碟即測忘熏庫征陪控骸誹汞壹汰洪鴕蕩乳誓語唁竊自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成式中：Cp為產(chǎn)物熱容，ρ為產(chǎn)物的密度，k為產(chǎn)物的熱導率，q為33由邊界條件：X=–∞時，T=T0，η=0，eT/ex=0X=+∞時，T=Tc，η=1，eT/ex=0可獲得轉(zhuǎn)化率在空間分布的方程。式中：K1，K2分別為反應物和產(chǎn)物的導熱率。

咕欺餌淡風線攤介鬃苔狂棋昏雹淌段意栽酮旨哨腳歷慚鮑葉籽杜晤計齋梨自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成由邊界條件：式中：K1，K2分別為反應物和產(chǎn)物的導熱率。咕34由于SHS過程是在一個系統(tǒng)中的不同區(qū)域存在著熱和物質(zhì)的交換，溫度和成分不均勻，顯然上而的推導過于理論化，為了解決這一問題，必須進一步研究依賴于SHS反應條件的熱力學模式。薔孝閨斌繕籬謀祭萄字蛆每乓削沃疽焚溪頂環(huán)滁侵燈幼凝躺淀掇鹽勉矮揣自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成由于SHS過程是在一個系統(tǒng)中的不同區(qū)域存在著熱和物353．SHS相圖根據(jù)SHS燃燒波傳播的方式

自蔓延

“熱爆”

非穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)態(tài)波的特征

振蕩燃燒

螺旋燃燒

表面燃燒

重復燃燒

筐娛丙碼諜良冷盧汕替步烯贖場摩貉逮峙良底煌蟻法乏隨潘雷權(quán)標倒鈾駭自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成3．SHS相圖根據(jù)SHS燃燒波傳播的方式自蔓延“熱爆”36SHS圖可以為實際生產(chǎn)工藝的制定提供理論指導，如生產(chǎn)磨料時，為了獲得大尺寸的顆粒，那么工藝制定就應選擇在SHS圖中熱爆與穩(wěn)定SHS交界處穩(wěn)態(tài)SHS一側(cè)的高溫區(qū)域；生產(chǎn)燒結(jié)用的粉末時，在保證轉(zhuǎn)化率的前提下，為了獲得尺寸細小的顆粒，宜選擇穩(wěn)態(tài)SHS和非穩(wěn)態(tài)SHS邊界的非穩(wěn)定SHS的低溫區(qū)域。摻酋鏡忿規(guī)炮僅樊紗離吟棵憐哼浦果已酶旋訃膝菲徽檻煥搽司腐玫露昭尺自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS圖可以為實際生產(chǎn)工藝的制定提供理論指導，如生產(chǎn)磨料時，37鬧皖歷睫艾組威臭崖糠盟涸劑鎢琵膠仔渝型牧扒獻寂老抵控碉鼎懷魔峰耽自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成鬧皖歷睫艾組威臭崖糠盟涸劑鎢琵膠仔渝型牧扒獻寂老抵控碉鼎懷魔384．SHS燃燒動力學通過對反應動力學的研究，可以預測在燃燒期間反應物的分解和聚合，以及最終產(chǎn)物的性能。由于固一固反應時，顆粒之間的有限接觸限制了反應物之間的物質(zhì)交換，所以燃燒波中出現(xiàn)的液相，在SHS過程中扮演著決定性的因索，液相不僅可通過反應物的熔化產(chǎn)生，而且還可通過共晶接觸熔化產(chǎn)生。

迢啡圍肆寒倫兩災洽緘攆從礦捷扼隧胳魏蚤架泊飯矗社藝蓑斷坯陷彬庭杜自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成4．SHS燃燒動力學通過對反應動力學的研究，可以預測在燃燒期39在SHS燃燒波陣面內(nèi)，當?shù)腿埸c組分熔化時，熔化的液相在毛細作用下，鋪張到高熔點組分上，如果鋪張的時間大于反應的時間，SHS反應受毛細作用下鋪張速率控制；當鋪張時間小于反應時間，SHS反應受組分在生成層中擴散速度控制。武殉綽趁絢供殊各怨蔓辱誕撅鄰稚島婚匈頻筷謾酮遷摳漬跌罕愧氫押仗廊自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在SHS燃燒波陣面內(nèi)，當?shù)腿埸c組分熔化時，熔化的液相在毛細作40不管是毛細作用模式還是擴散模式，均與組分的顆粒尺寸密切相關(guān)。通常當

式中：r0為低熔點組分的顆粒尺寸，rr為難熔組分顆粒尺寸，σ為反應物在生成層中的擴散系數(shù)。欲絮盂俱裔淪挨嘔令膳壞藹娟膀楷遙瓤杠合搪甘滄添籽翟歇癬掂帚奴切肩自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成不管是毛細作用模式還是擴散模式，均與組分的顆粒尺寸密切相關(guān)。41SHS反應中毛細作用占主導地位，而擴散占主導地位則要求式中：λ為熱擴散速率。咽鄒仰苞椿娥度坑銜田肩墳酚收仲武唇凸呀潭膨滓一撓肌棘銜倆浩眉雇孜自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS反應中毛細作用占主導地位，而擴散占主導地位則要求42一般由小顆粒金屬構(gòu)成的系統(tǒng)中，是以擴散控制模式為主；而由大顆粒金屬構(gòu)成的體系中，受毛細作用下液相的鋪張速率控制。對不同的孔隙率研究表明，易熔組分體積分數(shù)與孔隙的體積分數(shù)大致相當時，液相可充分與高熔點組分接觸，而獲得最佳擴展效果。體積分數(shù)過高的易熔組分會產(chǎn)生過多的液相，起到熱阱的作用，降低燃燒溫度；反之，則降低燃燒速率。

氖甜水濤撾忌屋枉礙國惠蟄疫吧星抓游鼻七野伙郊盯節(jié)首猾袱劊末注島寺自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成一般由小顆粒金屬構(gòu)成的系統(tǒng)中，是以擴散控制模式為主；而由大顆43對于弱放熱反應體系來說，為了能維持反應并獲得滿意產(chǎn)品，可以采用給反應物預熱的方法來實現(xiàn)，但這種方法會造成設備和工藝的復雜化。另外一種方法是通過在反應物中添加一些高放熱的化學激活劑來提高燃燒溫度，改善燃燒條件。這些化學激活劑有KNO3+Al、BaO2、NH4NO3等。酶蘋壤韭酣適惠嗎腳隙刁佯寒油損雹二削樓翱給詢娟球犬綏盟港冷蓖留松自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成對于弱放熱反應體系來說，為了能維持反應并獲得滿意產(chǎn)品，可以采445．合成轉(zhuǎn)化率（1）固-固反應對于指定的材料體系，預加熱溫度和顆粒大小是影響合成產(chǎn)品的主要因素。弱放熱反應體系，由于得不到合成產(chǎn)品完全轉(zhuǎn)化所需的合成溫度而造成合成轉(zhuǎn)化率低，預加熱可以提高合成溫度并使合成轉(zhuǎn)化率提高。

螺扣泡薯銻途紳纜關(guān)餡割抒吼霉蛻印彪形散傅域段畏機灌僧赫奮總踞肚澈自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成5．合成轉(zhuǎn)化率（1）固-固反應對于指定的材料體系，預加熱溫度45對金屬間化合物Ni3Al的合成研究表明，合成轉(zhuǎn)化率與合成預加熱溫度有明顯的相關(guān)性。研究Ti5Si3燃燒合成時發(fā)現(xiàn)：當預加熱速度為4.5K/min時，生成物中Ti5Si3不到一半，而加熱速度提高到125K/min時，幾乎獲得了百分之百的Ti5Si3。

陛患言考克按貶綠扭巖都匿偽苗壩涌呵翠媒皚聞莖立擎拐云悲虹抵倪避厚自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成對金屬間化合物Ni3Al的合成研究表明，合成轉(zhuǎn)化率與合成預加46顆粒大小對合成轉(zhuǎn)化率的影響主要表現(xiàn)在顆粒增大到一定程度后，轉(zhuǎn)化率明顯下降。在Ti5Si3的合成中，當鈦粒度大于100μm時，合成產(chǎn)品由Ti5Si3變?yōu)門i5Si3+Ti。金屬間化合物FeAl的合成研究也反映了同樣的規(guī)律。當鐵粉粒度小于30μm時，合成產(chǎn)品中Fe2Al5減少而以FeAl為主。漆周歧指伴伍脹鴻辱乃刃華德區(qū)下杯蔥描鏟斷青亢肯修昏不淀功狂玫釘邏自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成顆粒大小對合成轉(zhuǎn)化率的影響主要表現(xiàn)在顆粒增大到一定程度后，轉(zhuǎn)47（2）固-氣反應初始料胚的空隙率和氣體分壓是影響合成的關(guān)鍵因素。按照反應動力學的觀點，隨著氣體分壓的增大，合成轉(zhuǎn)化率應提高，但實驗結(jié)果并非如此。例如：純凈的鈦粉在氮氣中合成時，隨著P（N2）增大，合成轉(zhuǎn)化率反而下降。

哇嗜孜訴恰淫儲梯霹傘葷敖菏敬龍秸蜂盆啞贖財爽旨漳叼舜撈傀攘隊斷篙自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（2）固-氣反應初始料胚的空隙率和氣體分壓是影響合成的關(guān)鍵因48研究查明，這是因為合成溫度太高引起欽粉熔化，阻礙了合成反應進一步進行的緣故。降低合成溫度并保證生料胚中適當?shù)目障堵适堑玫礁咿D(zhuǎn)化率的條件。通過控制初始料胚的成型密度并摻入TiN稀釋劑降低溫度，得到了幾乎完全的TiN產(chǎn)品。式推銘挾厚陣攙近凝操涵舵接迪弓芍乏羅龐猿庇趙南真裝北鱗疽丁鏟芯迎自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成研究查明，這是因為合成溫度太高引起欽粉熔化，阻礙了合成反應進498.3自蔓延合成工藝8.3.1自蔓延合成生產(chǎn)工藝種類8.3.2自蔓延的結(jié)構(gòu)控制方法武伙兵痰空屠時閘埔寶翔屯缺獰梢蓖蕭胎炙約秩毋佯蛛吐摧勁芒朱跪伶豈自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.3自蔓延合成工藝8.3.1自蔓延合成生產(chǎn)工藝種類508.3.1自蔓延合成生產(chǎn)工藝種類SHS制粉SHS燒結(jié)塊體材料SHS致密化技術(shù)

母崎賣搏如襯駐設搞辜殼撮棱朝工業(yè)氧分懷金虎敗冤傍短叔沒陋蛾鵑婿迂自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.3.1自蔓延合成生產(chǎn)工藝種類SHS制粉母崎賣搏如襯駐511．SHS制粉（1）常規(guī)SHS技術(shù)（2）熱爆SHS技術(shù)粉末材料的自蔓延高溫合成是SHS最早研究的方向，也是最有生命力的研究方向。利用SHS技術(shù)可以制備從最簡單的二元化合物到具有極端復雜結(jié)構(gòu)的超導材料粉末。合成非氧化物粉末的方法有元素直接合成、鎂熱還原和鋁熱還原等。

芋農(nóng)學隆廄酌客揖水卒經(jīng)橢倆姥顏迸瞪庭氣暢總鯨花銻榨尺袁歌迭社甥俄自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成1．SHS制粉（1）常規(guī)SHS技術(shù)粉末材料的自蔓延高溫合成是52元素合成法廣泛用于碳、硅、硼、氮、硫、磷等的化合物，金屬間化合物和金屬-陶瓷粉末的合成。鎂熱還原法以廉價化合物為原料合成碳、硅、硼、氮等的化合物，特別適于含硼化合物的合成（因為硼粉價格昂貴）。鋁熱還原法用于難熔化合物和氧化鋁復合材料的制備。

姑烴棱聾瞅棋焚葛瞧莽乘嫡鎖糜名垮伸籍囂技艇癡曹秸洗角蓄遍鞏嘉隔毛自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成元素合成法廣泛用于碳、硅、硼、氮、硫、磷等的化合物，金屬間化53（1）常規(guī)SHS技術(shù)常規(guī)SHS技術(shù)是用瞬間的高溫脈沖來局部點燃反應混合物壓坯體，隨后燃燒波以蔓延的形式傳播而合成目的產(chǎn)物的技術(shù)。這一技術(shù)適用于具有較高放熱量的材料體系，例如：TiC-TiB2、TiC-SiC、TiB2-Al2O3、Si3N4-SiC等體系。其特點是設備簡單、能耗低、工藝過程快、反應溫度高。舉胡挽午蟬毋無幻挎頃履謾庚載渙粒糜提需宅渙娶窖滋嘶覺科峻錘丸員裸自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（1）常規(guī)SHS技術(shù)常規(guī)SHS技術(shù)是用瞬間的高溫脈沖來局部點54（2）熱爆SHS技術(shù)熱爆SHS技術(shù)是將反應混合物壓坯整體同時快速加熱，使合成反應在整個坯體內(nèi)同時發(fā)生的技術(shù)。采用這一技術(shù)已制備出的材料主要有各種金屬間化合物、含有較多金屬相的金屬陶瓷復合材料以及具有低放熱量的陶瓷復合材料。

伶阜召期刑毛翁殊著浴鐘施楓浦輩脯吁瀑肩譬丸傣苑慣扦蝸禾亡倡捕餅勤自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（2）熱爆SHS技術(shù)熱爆SHS技術(shù)是將反應混合物壓坯整體同時552、SHS燒結(jié)塊體材料SHS燒結(jié)法或稱SHS自燒結(jié)法，即直接完成所需形狀和尺寸的材料或物件的合成與燒結(jié)，是將粉末或壓坯在真空或一定氣氛中直接點燃，不加外載，憑自身反應放熱進行燒結(jié)和致密化。該工藝簡單，易于操作，但反應過程中不可避免會有氣體溢出，難以完全致密化。即使有液相存在，空隙率也會高達7%~13%。

孤跪應扛翼壞伶幅邁座齡胰哆牟絲辯廢試澳斡裳傷費鋁齋萎漬芬捻碩糯樸自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成2、SHS燒結(jié)塊體材料SHS燒結(jié)法或稱SHS自燒結(jié)法，即直接56因此，該技術(shù)適用于制備多孔材料、氮化物材料、耐火材料和建筑材料。SHS燒結(jié)可采用以下3種方式進行：（1）在空氣中燃燒合成；（2）將經(jīng)過預先熱處理的混合粉末放在真空反應器內(nèi)進行合成；（3）在充有反應氣體的高壓反應容器內(nèi)進行合成。蔑撐戶廁吵跡矩氓腮位牲皂臥暫娠綢屈卜霹諱滇節(jié)蘑壘屎庸黨瞇曰儒肚案自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成因此，該技術(shù)適用于制備多孔材料、氮化物材料、耐火材料和建筑材57SHS燒結(jié)發(fā)可用于以下幾類材料和制品的制備：（1）高孔隙度陶瓷。（2）蜂窩狀制品。（3）氮化物SHS陶瓷。

我柄曹摘凳決稱館釩鶴砌嗚籍背嗽濁肢宿醚喚忿霸夠蓮釬泵拯燭鮮滲擎雷自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS燒結(jié)發(fā)可用于以下幾類材料和制品的制備：（1）高孔隙度陶58（1）高孔隙度陶瓷多孔產(chǎn)物的孔隙結(jié)構(gòu)有以下因素決定：原始反應物料的化學成分和坯體結(jié)構(gòu)，雜質(zhì)氣體的溢出體積速率，燃燒波處的液相狀態(tài)。流拯套多愈況映荊鎖溶能謬殿窯恿趟股純酵傀用漫千自馳罐措稠聾陽態(tài)顯自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（1）高孔隙度陶瓷多孔產(chǎn)物的孔隙結(jié)構(gòu)有以下因素決定：流拯套多59通過調(diào)整上述幾種因素，可控制產(chǎn)物的孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙度可控制在40%~70%。SHS燒結(jié)的TiC多孔材料由粒度為1~2μm的TiC等軸晶組成，其孔徑在5~250μm之間，并為連通孔，閉孔率（體積）不超過1%。與常規(guī)粉末冶金方法獲得的多孔材料相比，其孔隙度（體積）要高15%~20%。

刺僚母眠勝爹杉肩禱琢疹推謎己頰奇施磨牽辭味泉蒼役最球擂薊停愈斬姜自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成通過調(diào)整上述幾種因素，可控制產(chǎn)物的孔隙結(jié)構(gòu)，孔隙度可控制在460在相同孔隙度下，SHS燒結(jié)的強度為傳統(tǒng)材料的1.5~3倍。由于在SHS過程的高溫下低熔點雜質(zhì)得到去除，而陶瓷晶粒之間得到較強地結(jié)合，形成高強度骨架所致。通過添加一些在SHS過程中能夠發(fā)生氣化的物質(zhì)，在微重力條件下進行試驗。慮徽瞎東蹲卿港均蒜凰肘肌隙頰當掠酉奢航唁送田藏搏豎悍掙甸澈險遮坐自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在相同孔隙度下，SHS燒結(jié)的強度為傳統(tǒng)材料的1.5~3倍。由61（2）蜂窩狀制品

將粉漿澆注法預制的蜂窩狀坯料進行燃燒合成，既得到形狀保持良好的Sialon蜂窩狀構(gòu)件。這種制品可用作過濾器（特別是高溫過濾器）、催化劑及其載體，以及用于高溫熔體浸滲的坯料半成品。郭仕常說袍彤斷困鴨展處繳凈用尚婚氣蛙墾莽寓聰纏戍崎比隊臉確錯悼牽自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（2）蜂窩狀制品將粉漿澆注法預制的蜂窩狀坯料進行燃燒合成，62（3）氮化物SHS陶瓷

SHS燒結(jié)技術(shù)的最成功的范例就是在高氮壓下合成氮化物陶瓷。在此工藝條件下，氮化物相的形成與燒結(jié)過程一步完成。目前，除合成硼、鋁、硅和鈦的單相氮化物陶瓷外，更加有吸引力的是合成氮化物復相陶瓷。禁嵌烷絲恤姜震咳甥序埋齲惱悲類肇倆旦舊馮充然縛洪亦繁你莆駒灘鴕原自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（3）氮化物SHS陶瓷SHS燒結(jié)技術(shù)的最成功的范例就是在高63在實驗室中曾經(jīng)開展過有關(guān)BN-TiB2，BN-TiN，BN-TiB2-TiN，BN-SiC，BN-B4C，BN-氧化物，AlN-TiB2，Si3N4-TiN，Si3N4-TiC和Si3N4-TiB2-TiN等復相陶瓷的研究。其中的一些材料已用于高溫爐中的電絕緣材料，金屬的熔煉坩堝，磁流體發(fā)電的隔熱材料。處彥走逝抑蝸姿粘洞穎苑渠掘掐嘔烯緬撻慰貸或磕弟餡階挎挽攙嘛粳多易自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在實驗室中曾經(jīng)開展過有關(guān)BN-TiB2，BN-TiN，BN-64與采用粉末混合料燒結(jié)的傳統(tǒng)陶瓷相比，SHS燒結(jié)技術(shù)具有兩大特點。

化學組成和相組成相同的材料，呈現(xiàn)出不同的組織結(jié)構(gòu)。這與多種成分的反應物坯料在SHS過程經(jīng)歷的一系列復雜化學與物理化學過程密切相關(guān)。SHS燒結(jié)陶瓷則不需要添加燒結(jié)助劑，使其在較寬的高溫范圍內(nèi)保持良好特性。當然，SHS燒結(jié)陶瓷也存在著孔隙度（體積）較高（一般在5%~15%）的缺點。

宙署思渤微湘咕斜還繪描充倪挽獺敝形酵是倉叁老疹攻馱游拱沙豎跡乒瞄自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成與采用粉末混合料燒結(jié)的傳統(tǒng)陶瓷相比，SHS燒結(jié)技術(shù)具有兩大特65黑色SHS陶瓷是SHS燒結(jié)陶瓷的杰出代表。其成分為Si3H4-SiC-TiN-C。在特定的組份下，其燃燒產(chǎn)物的空隙可基本消除（<1%），陶瓷強度高大650MPa。不添加燒結(jié)助劑可使黑陶瓷的高溫強度隨著溫度的升高而提高。

線案硒琉櫥鷹業(yè)彥躇豎嬰鋸署器筑洶辦峭捎儀滌伸裕胺蹤貝蚌綏季泅懇營自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成黑色SHS陶瓷是SHS燒結(jié)陶瓷的杰出代表。其成分為Si3H466不僅如此，其摩擦學特征也非常優(yōu)越，甚至接近于最好的減摩材料，并可在較寬的溫度范圍內(nèi)保持良好特性，是高溫摩擦副、滾珠軸承及其它高溫載荷下減磨部件的極佳的候選材料。

椿寶擅吃徹新吭憲丫綻遮醛達犢爭臂試塑做熔畔寸蠢捐批腸竊迪豎針擱券自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成不僅如此，其摩擦學特征也非常優(yōu)越，甚至接近于最好的減摩材料，67傳統(tǒng)的耐火材料主要采用礦物原材料，經(jīng)高溫焙燒合成。SHS技術(shù)采用鋁粉做還原劑，用鉻鐵粉、天然鎂粉、白云石等礦物原材料作為氧化劑，反應物料生成后，在爐內(nèi)較低溫度下預熱并點燃，經(jīng)反應形成多空耐火材料。所制備的耐火材料耐火度達1770℃以上。

鉤孫爺沈嘆纖民祖?zhèn)儠砸R證辦籬愈嚙裳閱即交外邦職繭眾還蹲賃汾仰自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成傳統(tǒng)的耐火材料主要采用礦物原材料，經(jīng)高溫焙燒合成。SHS技術(shù)68SHS燒結(jié)的重要研究方向是近終形燒結(jié)，即反應物粉料預先成形為接近最終制品的尺寸和形狀。由于反應過程通常伴隨著體積膨脹，而其膨脹多出的部分填充產(chǎn)物中的空隙而是產(chǎn)物的形狀得到保持因此，獲得近終形制品是很可能的。櫻樸建迭納宿涉俱翻瞅密匣使艇掣封舊夸堤皿襖輝哲繕稿婁琵攔購咬建庸自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS燒結(jié)的重要研究方向是近終形燒結(jié)，即反應物粉料預先成形為69SHS燒結(jié)的另一個重要的研究方向是通過對SHS燒結(jié)過程的控制，生產(chǎn)出完全致密的材料，但這一目標目前尚未達到?，F(xiàn)階段只是利用SHS燒結(jié)技術(shù)制造多孔材料和接近完全致密的材料。多孔材料已具有一些用途，如浸滲用的多孔坯塊、過濾器、催化劑及其高溫載體等。

過懷捷奇沙詢靖兢山衣犀杜艾皿僑霹立基絞癡朵覽倒渣燥粒贛盧絮兜垛抖自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS燒結(jié)的另一個重要的研究方向是通過對SHS燒結(jié)過程的控制703、SHS致密化技術(shù)前面提到普通的SHS技術(shù)適用于獲得疏松多孔的材料或粉末，為了進一步提高材料的密實度，發(fā)展了多種自蔓延高溫合成材料的合成與致密化同時進行的一體化技術(shù)。常用的SHS致密化技術(shù)可歸納為3類：液相致密化技術(shù)、SHS粉末燒結(jié)致密化技術(shù)、SHS結(jié)合壓力致密化技術(shù)。

執(zhí)砧桌鵬蜂迪階鑲玲嘲湊捷旬銹償奧妮佩油材啊夾悲穴鈍球房是一震蓬檄自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成3、SHS致密化技術(shù)前面提到普通的SHS技術(shù)適用于獲得疏松多71（1）液相致密化技術(shù)這一方法利用高放熱反應體系可形成極高的合成溫度，產(chǎn)生大量的液相，排出氣體后可獲得致密材料。其產(chǎn)物可以是熔煉在一起的復合物，也可以是通過產(chǎn)物的不同特性（如密度）而分離開的單一化合物。

涕走寶宣赦氮猴柔誨盤廬恫撰億糯巡赴泄懂豹熊刮氛釘爍祈煥蘇入跳賦廊自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（1）液相致密化技術(shù)這一方法利用高放熱反應體系可形成極高的合72典型的例子是鋁熱反應，如：3Cr2O3+6Al+4C=2Cr3C2+3Al2O3，反應溫度（T）可達6500K；MoO3+2Al+B=MoB+Al2O3+2Fe，反應溫度（T）可達4500K；Fe2O3+2Al=Al2O3+2Fe，反應溫度（T）可達高于3000K；反應溫度足以使最終產(chǎn)物全部處于液態(tài)。再根據(jù)產(chǎn)物密度明顯不同和不相容的特點，通過離心分離，發(fā)展了離心復合管制備技術(shù)。術(shù)湯秩瞬訃法田硅稈晝盅亡票詞候撈票朔譜跋蹈緒腳例勢敗推寒峨詳還粵自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成典型的例子是鋁熱反應，如：3Cr2O3+6Al+4C=2Cr73（2）SHS粉末燒結(jié)致密化技術(shù)這一方法首先采用SHS方法合成粉料，再經(jīng)過成形、燒結(jié)來得到致密化塊體材料。SHS合成粉料的方法與前面SHS制粉相同，隨后成形、燒結(jié)的方法很多，可根據(jù)反映體系選擇適宜的方法，與一般的粉末冶金和陶瓷燒結(jié)完全相同。采用這一技術(shù)可以實現(xiàn)材料的密實化，但喪失了SHS技術(shù)的優(yōu)越性。寅螢繃寞聳身俞吧諸占剩澤梅誓廓榆割傻師翱推叼蓑述霞幟韓晤并入誰妥自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（2）SHS粉末燒結(jié)致密化技術(shù)這一方法首先采用SHS方法合成74（3）SHS加壓致密化技術(shù)這一技術(shù)的原理是利用SHS反應剛剛完成，合成材料還處于紅熱或軟化狀態(tài)時對其施加外部壓力而實現(xiàn)材料的致密化。目前在SHS材料致密化方面，人們做了很多工作，也發(fā)明了許多加壓致密化方法并制成了許多設備。根據(jù)加壓的方式可分為氣壓法、等靜壓法、鍛壓法、機械加壓法等。濘千搽析匈聘鷹汾晴乾笛精察遁碌少試監(jiān)回引紐妻菩鍘瑤根袍粒晌案痊鄰自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（3）SHS加壓致密化技術(shù)這一技術(shù)的原理是利用SHS反應剛剛75氣壓致密化技術(shù)，又稱氣壓燃燒燒結(jié)（簡稱GPCS）。將SHS反應物坯料置于高壓氣氛中，點燃混合粉料，誘發(fā)反應物壓坯發(fā)生反應，利用環(huán)境壓力使材料致密化，其裝置示意圖如圖9.6所示。采用GPCS工藝已成功地制備了接近理論密度的TiB2，TiC，TiC-Al2O3，TIB2-Ni和TiC-Ni材料，以及TiC-Ni，MoSi2-TiAl和(MoSi2-SiC)/TiAl等梯度材料。渝撓丁杠耐蠕遂瓢葦向議桶雜茶隙閣教壁殷演訪蹈嫌撩觀悲樓毛桌融仗押自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成氣壓致密化技術(shù)，又稱氣壓燃燒燒結(jié)（簡稱GPCS）。將SHS反76烘慷晰剪劃訟上磕熾瘧弗蘭左裳憾體膨駐洞嗆籍依君孿址畝者捕僵桂誡騷自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成烘慷晰剪劃訟上磕熾瘧弗蘭左裳憾體膨駐洞嗆籍依君孿址畝者捕僵桂77氣壓致密化技術(shù)的優(yōu)點在于不填加燒結(jié)助劑，即可在極短的時間內(nèi)（一般為幾分鐘），使高熔點化合物燒結(jié)致密，因而被譽為“陶瓷合金化方法”，更可貴的是制造成分宏觀不均勻的梯度材料時，能同時滿足各組元的燒結(jié)條件。

龍株牧隔垂姚閥浴顱濘濤序鄉(xiāng)苔晝找年勻搬鬃佰脆小憊販砍冠均氮卒砂悅自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成氣壓致密化技術(shù)的優(yōu)點在于不填加燒結(jié)助劑，即可在極短的時間內(nèi)（78該方法目前存在的不足之處在于：產(chǎn)品尺寸小，這主要是受高壓設備的限制；氣氛高壓的作用導致SHS反應產(chǎn)生的大量揮發(fā)性氣體難以排出，材料內(nèi)部殘余空隙增多，材料致密度普遍小于95%。

祭徘斷族跌皚經(jīng)察淌渝劇禍利瑚潭逐嚏就論瘁官本然脾北貝徊子曹撞撫讒自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成該方法目前存在的不足之處在于：產(chǎn)品尺寸小，這主要是受高壓設備79SHS等靜壓致密化技術(shù)。該技術(shù)將反應物粉料先在50MPa下冷等靜壓成Ф30mm×7mm的壓坯。然后將其封裝在一個帶硅橡膠帽的Ф30mm的金屬包套中，放在高壓釜內(nèi)在45MPa液體壓力下點燃。當SHS反應結(jié)束后，材料在介質(zhì)的高壓作用自動密實化。

織扣嗚姜匠瞄帖輯抗右瘋蒲塢理甚鹵努絞扎顧樣舀痰藥今宣酚痛邱尹芬率自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS等靜壓致密化技術(shù)。該技術(shù)將反應物粉料先在50MPa下冷80SHS等靜壓致密化技術(shù)具有成本低廉的優(yōu)點。同時存在著與氣壓密實化技術(shù)類似原因造成的材料致密度不高、殘余孔隙多的問題；另外，只適合于制備小試件、實用性差、設備復雜、投資大。途棺閏故吧爍游杏站瞄誠座慨謠澈航律腳墜錳讓驟淹吉崩彬貶椒椒吠安炬自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS等靜壓致密化技術(shù)具有成本低廉的優(yōu)點。同時存在著與氣壓密81SHS鍛壓密實化技術(shù)。該技術(shù)是在SHS反應產(chǎn)物還處于紅熱狀態(tài)時，利用外界沖擊力而使材料密實化。SHS鍛壓密實化技術(shù)的實驗裝置如圖8.8所示。鍛壓法的優(yōu)點是，比爆炸方法安全，可獲得接近成品形狀的產(chǎn)品，生產(chǎn)率高，在生產(chǎn)中幾乎不需停機。缺點是壓坯邊緣有時開裂。

杜纖瞪呸眩朵諾調(diào)戌扮蠱宏倡茶場率暗忍蓑眾夏阿袍雙徹使汾蔫怠荊娟騎自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS鍛壓密實化技術(shù)。該技術(shù)是在SHS反應產(chǎn)物還處于紅熱狀態(tài)82圖8.8SHS鍛壓裝置示意圖其炭柔國嚇逐糠固礫曙境浩甜解涅埂脅令悅鈉扁碼賒眶熙壬村媚戮乳居琉自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.8SHS鍛壓裝置示意圖其炭柔國嚇逐糠固礫曙境浩甜解涅83SHS爆炸沖擊加載法。SHS爆炸沖擊加載法是利用炸藥爆炸驅(qū)動飛板，對點燃后發(fā)生合成的樣品施加沖擊載荷，例如用該法可以合成相對密度分別為98%和99%的TiC和TiB2。實驗裝置如圖8.9所示。

爾輩先痞涼修掏桅率召巾螢抬矩灣蠶痕舍剎忱皆嘴灶數(shù)普薦丘牧纏緬丙箋自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS爆炸沖擊加載法。SHS爆炸沖擊加載法是利用炸藥爆炸驅(qū)動84圖8.9SHS爆炸沖擊加載法裝置示意圖附擴學梁截弘肖遏瑯安喇憂醇肉堂慌辜邵樂斷丹啤卿扭嗚殲宅花饋仔駱訖自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.9SHS爆炸沖擊加載法裝置示意圖附擴學梁截弘肖遏瑯安85將反應物壓坯放在中間被挖空的石膏模中，在石膏與壓坯之間為襯有石墨箔的低碳鋼套，在鋼套和石膏塊上留有出排氣孔，上下蓋板為襯有ZrO2隔熱氈的鋼板。此裝置不僅使反應后的樣品很好地保溫，并可防止雜質(zhì)滲入樣品，而且能將反應產(chǎn)生的氣體排出。所使用的炸藥為80%三硝基甲苯與20%TNT的混合物。

簡埔澇嘛掛才酋釁巫宅避蓮罷溉勤逼倫體丁傻次燎蟬瞇紛昔惺鍺朗娘濺觀自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成將反應物壓坯放在中間被挖空的石膏模中，在石膏與壓坯之間為襯有86機械加壓密實化技術(shù)。該技術(shù)可根據(jù)機械加壓的方式不同分為多種類型，如彈簧機械加壓、燃燒合成熱壓、液壓傳動的快速加壓等。通過彈簧機械加壓裝置進行SHS，例如以鈦、硼、鎳粉為原料，在25MPa壓力下合成TiB2-TiNi復合材料。實驗裝置如圖8.10所示。棉浴琺歸浙滓福豹層耿詢牽桑間秒纓軌鄖滋吉健摘僚屢咳污遜俠摻景弦劃自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成機械加壓密實化技術(shù)。該技術(shù)可根據(jù)機械加壓的方式不同分為多種類87圖8.10SHS彈簧加壓法裝置示意圖續(xù)計竄醋凱損趕歉砌濺昂埂弊驚串柬天謊缽昏汲糕氣抵棘潤范湊司疽虎鹿自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.10SHS彈簧加壓法裝置示意圖續(xù)計竄醋凱損趕歉砌濺昂88將裝有反應物料的模具和彈簧裝入反應器后，放置在萬能材料試驗機上，抽真空，以50MPa壓力預壓30min，在一定壓力下點火。隨著反應式樣的體積收縮，彈簧伸長而壓力減小，反應結(jié)束后立即撤銷壓力，取出樣品。

序登甫肺芍晤庇倆嶺曉派任輸宴綏眉望俞繡礁宅痕媒寞一澄柑團恨拖股象自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成將裝有反應物料的模具和彈簧裝入反應器后，放置在萬能材料試驗機89彈簧加壓法的優(yōu)點在于可以在反應過程中追隨產(chǎn)物由收縮來加壓，加壓方向與反應蔓延方向一致，從而可以使反應合成區(qū)有效地致密化；同時，隨著彈簧伸長，壓力減小，可以避免合成產(chǎn)物因受大應力而產(chǎn)生開裂。此方法的缺點是彈簧的壓力有限，只能用來合成尺寸較小的圓柱狀樣品，適用范圍很窄，難以用來合成板狀及形狀復雜的大型材料。程暢疏諱獵逼俘澳膏憂漱澈瓜憐嘴把僥濘溉毛桌邊攬腹陜徽頗釜寬野輯拓自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成彈簧加壓法的優(yōu)點在于可以在反應過程中追隨產(chǎn)物由收縮來加壓，加90在SHS密實化技術(shù)中較為成功的是液壓快速加壓技術(shù)（簡稱SHS/QP）。這一技術(shù)的裝置示意圖如圖8.11所示。它的壓力系統(tǒng)采用液壓工藝，坯料7置于專用模具5中，模具與坯料7之間由河砂隔開。

乓察慢鵝瘋讕杖姻槐能鋪蛀渡汕評向傷掉浩羞竿儈拄耳柱耶醛皚篇散芥桂自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在SHS密實化技術(shù)中較為成功的是液壓快速加壓技術(shù)（簡稱SHS91河砂的作用是保護模具、傳遞壓力和排放雜質(zhì)氣體。反應混合物在電脈沖和點火劑的作用下被引燃，在封閉的模具中快速蔓延，燃燒結(jié)束后立即對合成樣品施加高壓，在高溫下保溫一定時間后就可得到密實材料。整個SHS/QP過程從點火、燃燒合成、施加壓力、保壓到卸載均由程序控制。衷訟畸嬸撅聯(lián)潮盎會綸羅褂隸槳戊教褂亞皋漱箭詳樹啄沉洼卉揪集哺晌湊自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成河砂的作用是保護模具、傳遞壓力和排放雜質(zhì)氣體。反應混合物在電92圖8.11SHS/QP系統(tǒng)示意圖檸矣劫恥彼嘉姨倚兵踩冊頓堆觸僑絹曳衡蔡蠶邯蕊剪琉恢封棱妙瞎卷茫糙自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.11SHS/QP系統(tǒng)示意圖檸矣劫恥彼嘉姨倚兵踩冊頓堆93在SHS/QP技術(shù)中，施壓滯后時間、壓力大小和保壓時間對材料的結(jié)構(gòu)和性能有重要影響，是主要控制參數(shù)。一般而言，壓力越大材料的致密度越高，保壓時間達到一定值后對材料的致密影響不大，施壓滯后時間是影響材料結(jié)構(gòu)與強度性能的關(guān)鍵因素。施壓滯后時間是指SHS過程結(jié)束到壓制過程開始時的時間間隔。

誠邵繁侖幼餌怖緩補巍高臘褪與撤胺雹皖侯詩躥酗叛翁磚投氦咳程漁哼妮自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在SHS/QP技術(shù)中，施壓滯后時間、壓力大小和保壓時間對材料94對具有高放熱熱量的材料體系來說，施壓滯后時間有一最佳值，但對一般放熱量高的反應體系，需要有一定的施壓滯后時間。因為在高放熱體系中合成反應溫度高，產(chǎn)生大量揮發(fā)性氣體，如果立即施壓會隔斷氣體排放通道，形成閉氣孔；如果滯后時間過長，樣品冷卻形成初期結(jié)構(gòu)而難以壓制致密。

器豫峭案冗于炎榷松旋藐住瓤挽睜煙幢痕清有誠蓉蛾菩演拆蜒峨征攔偷燴自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成對具有高放熱熱量的材料體系來說，施壓滯后時間有一最佳值，但對95SHS特殊密實化技術(shù)。該技術(shù)包括SHS-軋制法和SHS-擠壓法。SHS-軋制法是在發(fā)生SHS反應時趁熱軋制來制備陶瓷帶材的方法。其工藝過程是：先將混好的反應物粉料裝入襯有石墨紙和一層Al2O3基薄氈的金屬管內(nèi)，然后將金屬管冷軋至理論密度的60%~70%。此法雖然可以冷軋至更高密度。

焉倪件生漚軋杜繹味紙妖蓉碧肅架向拂武禍佛矮揮券稍滄南湖茵婿神鍵慎自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS特殊密實化技術(shù)。該技術(shù)包括SHS-軋制法和SHS-擠壓96然而，由于密度過高的樣品難以點燃，或即使能夠點燃，但由于其熱導率大容易造成燃燒熄滅，因此不宜冷壓密度過高。Osipov等人將真空軋制法成功用于金屬陶瓷和金屬間化合物，制成了TiC0.47、TiAl和TiC-TiN-Ni帶料。制品的孔隙度隨厚度而（2~5.5mm）不同，在5%~50%的范圍內(nèi)變化。牛細森起豹煎帥最旬蠕椿卻讒幽豪扭履白九曾邊憐誰剁蚤鞍絕細鐳蜂貢卿自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成然而，由于密度過高的樣品難以點燃，或即使能夠點燃，但由于其熱97SHS-擠壓法利用SHS過程所放出的大量熱量來加熱反應產(chǎn)物，并在一定外部應力的作用下，迫使其通過模具，借擠壓或拉拔過程來完成致密化而生產(chǎn)線材或帶材的一種方法。該方法目前已取得了很大的成功，開發(fā)出諸如焊接用硬質(zhì)合金電極頭、金屬表面硬化用的電火花合金化放電電極以及MoSi2高溫爐加熱元件等工業(yè)產(chǎn)品。坪航財氖灌頌閹鎳萎攣濟視氰蛾賦損沖僑茵搜褐蔗估利哺摘酞萊清探逛梗自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS-擠壓法利用SHS過程所放出的大量熱量來加熱反應產(chǎn)物，98（4）SHS鑄造技術(shù)SHS鑄造技術(shù)是將SHS與傳統(tǒng)的鑄造工藝相結(jié)合而發(fā)展起來的一種新型SHS復合技術(shù)。SHS鑄造技術(shù)有SHS熔鑄和離心鑄造兩種工藝。圖中是SHS熔鑄工藝示意圖。利用它來進行陶瓷與金屬的復合可以有效地克服傳統(tǒng)鑄造工藝中的顆粒表面污染、氧化等問題，具有“原位”合成的特點。應用這一方法制備的復合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。

蛀鍬脫燼淤遷咒普野刑走播澈膘勤酒腮素宰壕識鏟懊讒允舅箭雀栽和靡亢自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（4）SHS鑄造技術(shù)SHS鑄造技術(shù)是將SHS與傳統(tǒng)的鑄造工藝99另一種鑄造工藝是離心鑄造工藝，又稱為自蔓延高溫合成離心鋁熱法，如圖所示。它是利用鋁、鎂、硅、鋯等粉末與金屬氧化物發(fā)生的高放熱化學反應，依靠化學反應潛熱加熱反應產(chǎn)物陶瓷與金屬或陶瓷與陶瓷。由于反應溫度超過了陶瓷和金屬的熔點整個體系處于熔融狀態(tài)。在離心力的作用下，熔體按密度大小分層，大密度的組分與鋼管基體結(jié)合，小密度的陶瓷涂覆在鋼管的內(nèi)壁，形成陶瓷涂層。

纂開藥讒六告籠桓匠貼賀諜寂挾蹬赫僅似湛除罰贖輿烏撂芝敖掀糖銜瑚惜自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成另一種鑄造工藝是離心鑄造工藝，又稱為自蔓延高溫合成離心鋁熱法100要成功地進行離心熔鑄，應滿足以下幾個條件：①可燃的SHS混合物；②燃燒產(chǎn)物為高溫熔體；③燃燒溫度高于基體的熔點；④涂層和基體之間可形成冶金結(jié)合。獸姥貨饑沖味樟侈卻踢藍牛導嗽炮毯關(guān)炊焊家爾只旁履棘姚腑適茨俊歌攣自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成要成功地進行離心熔鑄，應滿足以下幾個條件：獸姥貨饑沖味樟侈卻101SHS離心鑄造工藝的主要技術(shù)參數(shù)有：SHS混合物的燃燒溫度產(chǎn)物的熔化量基體的厚度拔桌閣柯穎乃汗米呀谷洼勃蔗大揖計猛害偏渡托釘沙惡嶼餓摩湍留烙渦米自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS離心鑄造工藝的主要技術(shù)參數(shù)有：拔桌閣柯穎乃汗米呀谷洼勃102（5）SHS焊接技術(shù)SHS焊接是指利用SHS反應的放熱及其產(chǎn)物來焊接受焊材料的技術(shù)。根據(jù)被焊接母材來源的不同，可將SHS焊接分為一次焊接和二次焊接。一次焊接是被焊接的母材在焊接過程中同時原位合成的焊接工藝，而二次焊接則是焊接現(xiàn)存的母材。

鉤壟胞杉孕虛尸版斧贏滾恥絞四介循殃孫嬰扎楔澎訛請難好曬笨達素緩之自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（5）SHS焊接技術(shù)SHS焊接是指利用SHS反應的放熱及其產(chǎn)103SHS焊接工藝具有以下特點：①焊接可利用反應原料合成梯度材料來焊接異型材料，以克服母相間化學、力學和物理性能的差異；②焊接中可以加入增強相，如增強離子、短纖維、晶須等，以構(gòu)成復合材料；③在反應中產(chǎn)生用于焊接的能量，從而可以節(jié)約能源；④可方便地進行一次焊接和二次焊接要朱濁般鵝朔芒駱母爪燈疑汪冗疼識柏兌該姨咸武啃尤類靶納撂褂搏新壩自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS焊接工藝具有以下特點：要朱濁般鵝朔芒駱母爪燈疑汪冗疼識104⑤對于某些受焊母材的焊接，可采用與制備母材工藝相似的焊接工藝，從而可使母材與焊料有很好的物理和化學相容性；⑥SHS焊接過程中的局部快速放熱，可減小母材的熱影響區(qū)，避免熱敏干材料微觀結(jié)構(gòu)的破壞，利于保護母材的性能。堤鉻漾漠懇穢莎捕壯梗前套點會繪嗜露趨箕仆扼逮惰效滅促待拯屋銅曙艷自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成⑤對于某些受焊母材的焊接，可采用與制備母材工藝相似的焊接工藝105SHS焊接可用于焊接同種和異型的難熔金屬、耐熱材料、耐腐蝕氧化物陶瓷或非氧化物陶瓷和金屬間化合物。其裝置如圖8.14所示。在難熔金屬的焊接領域，例如利用鈦、鉬金屬和碳、硼非金屬的適當配比組成焊料，采用熱爆模式，研究了Ф10mm×30mm石墨、鎢、鉬、高溫合金和工具鋼的SHS焊接工藝。

蔭蓋騙鍘砷愉層瑯擁匪喪紀悔遁股芯彼醇徘穆垣拙炊豫該荷膳邦噴貸紙緯自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS焊接可用于焊接同種和異型的難熔金屬、耐熱材料、耐腐蝕氧106圖8.14SHS焊接裝置示意圖種速黔淹田蒲顫晶雙吏放瘦良碗揮摳娟居趴漏年天研沃睛獲域白嬰都喀繁自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成圖8.14SHS焊接裝置示意圖種速黔淹田蒲顫晶雙吏放瘦良碗107SHS焊接陶瓷的原理是利用活性元素在陶瓷的界面處與陶瓷發(fā)生界面反應來改善陶瓷的表面狀態(tài)，以提高焊料反應產(chǎn)物與陶瓷的潤濕性。例如采用Ti-C-Ni粉末作為焊料可以實現(xiàn)SiC陶瓷的SHS焊接，金屬鎳粉的作用是為了降低反應的激發(fā)溫度和燃燒溫度。

滿痘蕊穆世九黍緒瘧藍貉濤戊尚侗燙扔緊酵鐘坯岡嫩裕垢痛生贈灌攆發(fā)竿自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS焊接陶瓷的原理是利用活性元素在陶瓷的界面處與陶瓷發(fā)生界108（6）SHS涂層技術(shù)SHS涂層技術(shù)，通常是在金屬基體上預置成分呈梯度變化的涂層物料，然后在致密條件下局部點火引燃化學反應，利用放出的熱使反應持續(xù)進行，同時使基體金屬表面短時間內(nèi)高溫熔化，涂層與基體金屬間通過冶金結(jié)合而獲得高粘結(jié)強度的梯度涂層。

樞陣啦馴各槳考孿陽異奶米蚊艇揪室磁敵鑿糾拴朵則偵靜頹蠟紗仿單麻絮自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（6）SHS涂層技術(shù)SHS涂層技術(shù)，通常是在金屬基體上預置成109SHS涂層利用燃燒合成反應體系反應時放出大量熱的同時制取防腐蝕涂層，按形成涂層的原理來分有兩種工藝：氣相傳輸燃燒合成涂層熔鑄涂層甚檄鑷千閣肆及篆于禍料艷繞樞職揭體再殃木樞拌褐騷嗣宰徒碑抄默忽搐自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS涂層利用燃燒合成反應體系反應時放出大量熱的同時制取防腐110熔鑄涂層：在一定的氣體壓力下利用燃燒合成反應在在金屬工件表面形成高溫熔體同金屬基體反應，生成冶金結(jié)合的過渡金屬陶瓷涂層。燃燒合成硬化涂層技術(shù)已開始在耐磨件中得到應用。虐勺古極滁圭莽喀嗚自鴻锨歲你慌遍泣俯榨薪察描布省退潔雜祥鏡猶屹雁自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成熔鑄涂層：在一定的氣體壓力下利用燃燒合成反應在在金屬工件表面111氣相傳輸燃燒合成涂層：通過氣相傳輸反應，可以在陶瓷、金屬或石墨表面形成15~250μm厚的金屬陶瓷涂層，表面粗糙度為Ra1.25~0.63。脹沸呀翠吾乃護九囪諸泵眩匪豌堵撂珠沿瘡渡桔苑襖每倚攪傘收勸計僑魄自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成氣相傳輸燃燒合成涂層：通過氣相傳輸反應，可以在陶瓷、金屬或石112功瞇歌畸居娜綸膀制艷癌邀春柱詣姻蠶做引傳改專姆嘗渡簾酋蠟感窺狹躥自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成功瞇歌畸居娜綸膀制艷癌邀春柱詣姻蠶做引傳改專姆嘗渡簾酋蠟感窺113①表示在相同的生產(chǎn)率基礎上所得到的數(shù)據(jù)。素軍去褒誨淋寸麥耳穩(wěn)監(jiān)槳籌土前儉幻虧迎楷浪玉麻蓖斃橡漆弧翰與殲凱自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成①表示在相同的生產(chǎn)率基礎上所得到的數(shù)據(jù)。素軍去褒誨淋寸麥耳穩(wěn)114在燃燒合成涂層技術(shù)的研究方面，目前國內(nèi)外眾多科研單位制備燃燒合成涂層的方法大體可分為兩種，既動態(tài)法和靜態(tài)法，并且一般都是以制備鋼管的防腐耐磨陶瓷涂層為主。1）動態(tài)法，又稱為燃燒合成離心鋁熱法（前面已作介紹）2）靜態(tài)法，又稱為重力分離法。

澇劇駒駐妻最賢司瞎嘩客鉀撐抒嘿戌茶流蘭蔥逆禍飼戈謎哎炯網(wǎng)硅墅蛹銷自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在燃燒合成涂層技術(shù)的研究方面，目前國內(nèi)外眾多科研單位制備燃燒115它是利用鋁熱反應的高溫，反應物處于熔融狀態(tài)，鋼管中未反應物料上部形成了由金屬鐵與陶瓷兩相熔體組成的熔池，由于金屬鐵的密度大于陶瓷相的密度，在重力的作用下，兩相熔體分離，金屬鐵沉積于熔池的下部，熔融的陶瓷相浮于熔池的上部。遜肖遍酉惦戚菲輿敷糕辱塊把宿砂榷擲彩缺武市宰酮宛隱息暢鯨遙毖撤尹自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成它是利用鋁熱反應的高溫，反應物處于熔融狀態(tài)，鋼管中未反應物料116目前對燃燒合成涂層技術(shù)的研究主要是采用實驗的方法，利用動態(tài)法或靜態(tài)法制備燃燒合成涂層，用常規(guī)的金相分析、X射線衍射分析、SEM電鏡分析等手段分析各種功能涂層的微觀成分及金相組織；通過加入適當?shù)奶砑觿└纳仆繉拥慕M織性能特別是與金屬基體的界面結(jié)合性能，避免產(chǎn)生宏觀裂紋；燃燒合成涂層的宏觀動力學研究；燃燒合成涂層復合鋼管各種條件下的耐蝕性能；燃燒合成涂層技術(shù)的相關(guān)基礎理論研究等。獨筍剿病迪豹異賓巷陷口惡坐親搗繕聲瑯荔那臻迂哺恭撰透煉侵奉恿彝音自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成目前對燃燒合成涂層技術(shù)的研究主要是采用實驗的方法，利用動態(tài)法117由于SHS涂層技術(shù)受到世界許多國家的重視，可以預見在今后幾年內(nèi)對SHS涂層技術(shù)的研究將集中在以下幾個方面：①復雜形狀工件的SHS涂層制備技術(shù)。目前制備SHS涂層都是針對直管展開研究的，但對于復雜形狀的工件如彎管、三通、異形管件及復雜形狀的工件如何形成高質(zhì)量的SHS涂層問題也將得到充分的研究。

屹瞞窟閩腳騰陶襄窩娶哪灼攫墳莊盤浴屯暇絲深咋獰眼悲橇茵疚趣圃邁園自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成由于SHS涂層技術(shù)受到世界許多國家的重視，可以預見在今后幾年118②板材上的SHS涂層制備技術(shù)。在板材上形成SHS涂層具有重要的現(xiàn)實意義，例如通過形成SHS涂層對不同碳鋼板料進行表面改性，使之成為制造大型設備的結(jié)構(gòu)材料。③利用添加劑改善SHS圖層性能。目前的燃燒合成涂層制備工藝配方所形成的SHS涂層與金屬基體的界面結(jié)合性能不理想，限制了SHS涂層復合鋼管的工業(yè)應用。遜啼芽帳鴉酷柳幽爸騎瞥鉛煞詣銅益蚤富含香汞呢籮編擋鵬澗禽賒遲擄算自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成②板材上的SHS涂層制備技術(shù)。在板材上形成SHS涂層具有重要1198.3.2自蔓延的結(jié)構(gòu)控制方法材料的自蔓延高溫合成過程中，合成反應一經(jīng)引發(fā)便自動地以極高的速度進行，并在瞬間完成。如何通過對反應的過程進行控制，進而有效地控制合成材料的結(jié)構(gòu)，這一直是自蔓延高溫合成技術(shù)的研究課題。紅餅爾乾難等奸鼠流稅乒貸西莢薔姻還蘆喧汕芹吁貝鄖爍捎齒浸拴垢喪懦自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.3.2自蔓延的結(jié)構(gòu)控制方法材料的自蔓120隨著科學的發(fā)展，人們已發(fā)展了一些自蔓延高溫合成過程中的結(jié)構(gòu)控制方法。除前面提到的以外，這里再簡單介紹其他的結(jié)構(gòu)控制方法。SHS控制包括SHS促進方法和SHS抑制方法兩個方面的內(nèi)容。促進SHS過程的方法主要是通過物理或化學的方式來進行，抑制SHS過程的方法主要是通過添加稀釋劑來實現(xiàn)的。

壘梧騰大橡惹恕蛆凡燒屈匡噸少背駭碼俄月忠策次鹵州帛炕努此鍋漠紫邑自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成隨著科學的發(fā)展，人們已發(fā)展了一些自蔓延高溫合成過程中的結(jié)構(gòu)控121在SHS促進方法中，熱促進能使SHS過程反應速度加快，提高反應溫度能提高合成材料的致密度，對某些體系還會提高合成轉(zhuǎn)化率，控制中間過渡相的含量。例如，對于大尺寸的材料樣品采用多端點火SHS技術(shù)，即在試樣的不同方向上安裝多個點火裝置，同時引燃合成反應。一方面可以提高SHS過程速度和縮短燃燒時間，另一方面可避免因一端點火導致點火端和燃燒終止端溫差過大而造成材料結(jié)構(gòu)不均勻的弊端。竊掙殃幫釜螟姻峻叁膨宵帕輸訖翌旁醒喻功謝嫡采沙搶菩琵坐羨百宮弗酌自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在SHS促進方法中，熱促進能使SHS過程反應速度加快，提高反122機械控制手段主要用來控制合成材料的致密度或孔隙度。如何提高材料的致密度在SHS致密化技術(shù)中已有介紹，這里討論如何來制備多孔材料。SHS材料的孔隙度受重力場的影響很大，通過控制重力場強度就可以得到不同孔隙度的多孔材料。這是制備多孔過濾器和催化劑載體材料的有效方法。棄綽八握飯頭冤掏刀懶徽騎坦攢硯博凄輿撤極吸袖拐眺隅坐溶場炕設努臀自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成機械控制手段主要用來控制合成材料的致密度或孔隙度。如何提高材123份識弗眶躍強宛前琵唯栓饅求混仍棲箍刨酉田驚簿辮涸送拐據(jù)汐峰閃嗚幻自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成份識弗眶躍強宛前琵唯栓饅求混仍棲箍刨酉田驚簿辮涸送拐據(jù)汐峰閃124電磁場對SHS材料的結(jié)構(gòu)影響也很大，通過控制電場強度可以實現(xiàn)對合成材料結(jié)構(gòu)的控制。例如，AlN/SiC復合材料在電場作用下組分相互擴散形成固溶體，并且隨電場強度的提高固溶體進一步均勻化。望橙件亥擊藤隘語儒喘饑嘿湃蠟衣查秀譬祟光凡核詹矗鴦胎茂卞送吁謙輻自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成電磁場對SHS材料的結(jié)構(gòu)影響也很大，通過控制電場強度可以實現(xiàn)125磁場對燃燒溫度和轉(zhuǎn)化率有較大的影響，這是因為磁導率可由燒結(jié)和熔化提高兩個數(shù)量級，在后燃燒階段，磁場能量被體系所吸收，成為額外能源，使熱損失減小，高溫停留時間增長所致。磁場對燃燒過程也有影響。例如研究磁場對SrCO3-Fe-Fe2O3-O2體系燃燒過程中，發(fā)現(xiàn)在磁場作用下，鐵顆粒團聚并排列成鏈狀提高了導熱性能，從而顯著地提高了燃燒速率。漾轄慶惦萌債晚柿寂雞散晦曙看樟川拙三漓瀝樹痞個罪杏遣犀活虱社礫耶自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成磁場對燃燒溫度和轉(zhuǎn)化率有較大的影響，這是因為磁導率可由燒結(jié)和126添加稀釋劑作為抑制SHS過程的主要方法已成為控制復合材料結(jié)構(gòu)的重要手段。一般稀釋劑應當不參與SHS過程，可以是合成反應的最終產(chǎn)物，也可以是惰性添加相或者是過量的反應物等。稀釋劑在不同的合成材料體系中對材料結(jié)構(gòu)的影響不盡相同，但對反應過程都起緩和作用。獲登羔招棧楞露羚倚科硒惑遍己垛蠕踩溫沃尸簽寡套救縮遇潘棵嗆臼具椒自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成添加稀釋劑作為抑制SHS過程的主要方法已成為控制復合材料結(jié)構(gòu)127例如，在金屬/陶瓷復合材料的自蔓延高溫合成中，摻加稀釋劑可降低合成過程的溫度，經(jīng)歷快速生長時間縮短，同時稀釋劑的存在抑制了陶瓷相晶坯的相互聚集長大。在Ti+B的混合料中摻加金屬鋁，隨鋁摻加量的增加，TiB2晶粒尺寸減小，當鋁含量達到80%（體積分數(shù)）時，TiB2晶粒約為0.44μm。

梳嗓簍墜鴉羞碎端栗槍袖鈍逼舷付硒汀眩綻舟咱補射遂戴碧敞龍模唉幌遲自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成例如，在金屬/陶瓷復合材料的自蔓延高溫合成中，摻加稀釋劑可降128在Al2O3-Fe體系燃燒合成離心鑄造技術(shù)中，添加劑主要是：SiO2、Cr2O3、Na2B4O7等。SiO2加入使Al2O3初始結(jié)晶溫度和最終結(jié)晶溫度下降，顯著提高陶瓷層致密度。燃燒合成產(chǎn)物鐵與Al2O3潤濕性不良，加入Na2B4O7后其潤濕性大大改善，促進結(jié)合強度，提高壓減強度，增強復合管道耐熱沖擊和機械沖擊的能力。朋臟袁魔整講腎志聽炕坊艷契鑷錦餃盤烷稀譽葵努透稼冊驕措欄憊儲榮庭自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成在Al2O3-Fe體系燃燒合成離心鑄造技術(shù)中，添加劑主要是：129而在固-氣反應體系中，適量的稀釋劑可以明顯提高轉(zhuǎn)化率。在金屬-氮氣SHS合成標準計量的氮化物時，稀釋劑是必不可缺少的，如無稀釋劑，最終合成產(chǎn)物僅部分氮化，得不到標準計量的氮化物。

滲殺凍你撐傭武鑰酋臆脾肩參陀則快肝渺痊榴盾稿員媒疥冷瞳蜜甚瘁籠卸自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成而在固-氣反應體系中，適量的稀釋劑可以明顯提高轉(zhuǎn)化率。在金屬130這是因為反應中燃燒溫度高，使合成體系部分熔融，而氮氣的傳輸方式為滲透傳輸，由于熔融體的阻擋使反應區(qū)的氮源不足，合成產(chǎn)物缺氮。加入稀釋劑能有效降低合成過程的溫度，從而提高合成轉(zhuǎn)化率。

皚昂宮掏痢饅兄陽茲番吝勃醉躲拌啦旋皖兜駁產(chǎn)轟收效倍恕廂俠蚌幻幀籮自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成這是因為反應中燃燒溫度高，使合成體系部分熔融，而氮氣的傳輸方131THEEND嗆搭眩完軍蠶柯律豹贖城慨菲懈這害秘的漫耿憫身燃轍埋揀潔炔飲墑肝亦自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成THEEND嗆搭眩完軍蠶柯律豹贖城慨菲懈這害秘的漫耿憫身燃132第八章自蔓延高溫合成肄顧櫻聾侄渺閥癥惜糾鬧添趾許戊晶謠腸伊捌睜坯夷勤綱杖攘芳杖能港礬自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成第八章自蔓延高溫合成肄顧櫻聾侄渺閥癥惜糾鬧添趾許戊晶謠腸伊133自蔓延高溫合成（Self-propagationHightemperatureSynthesis縮寫SHS），又稱燃燒合成（CombustionSynthesis縮寫CS）是20世紀80年代迅速興起的一門材料制備技術(shù)。SHS是化學、材料和工程學的有機結(jié)合，是現(xiàn)代材料最活躍的分支之一。儀窄昨凳闡口彪兆說缺寅灤異鄧衙房棠菜了苫灤巨腫涵明政埃貨質(zhì)槐廂氫自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成（Self-propagationHigh1348.1自蔓延高溫合成技術(shù)8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史8.1.2SHS技術(shù)的研究方向獺組撫芝虞徊獻孽爐惜救添柞南娟孝丙篡滑僚雍帚咳蘭鈴爪歲患徊押仆拴自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.1自蔓延高溫合成技術(shù)8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)1358.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史前蘇聯(lián)科學院宏觀動力與結(jié)構(gòu)研究所Merzhanov、Borovinskaya和Skhiro等人在上世紀70年代開始了過渡金屬與硼、碳、氮氣反應的實驗，在研究金屬鈦和硼的混坯塊的燃燒時，發(fā)現(xiàn)燃燒反應能以很快的速率傳播，后來又發(fā)現(xiàn)許多金屬和非金屬反應形成難熔化合物時都有強烈放熱現(xiàn)象。

押淀邁搶唐藩痢樂糯草墟脊薯將集訝囚椰回言締澆淺壹喂土坤華煮掇莆敝自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8.1.1自蔓延高溫合成技術(shù)發(fā)展歷史前蘇聯(lián)136由于此反應受到固態(tài)反應產(chǎn)物的阻礙，所以這種快速燃燒模式在當時被視被稱之為“固體火焰”。后來在深入基礎上正式提出了英文縮寫詞即SHS(Self-propagatinghigh-temperaturesynthesis)來表示自蔓延高溫合成或CS(Combustionsynthesis)燃燒合成來表示。惜愚濤斗強搪褥嘔掐左斂尖潮凝短描贊殷速俐毋淚鑒化印褥銻賀未圃裝鉑自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成由于此反應受到固態(tài)反應產(chǎn)物的阻礙，所以這種快速燃燒模1378邀蠻者曲驅(qū)朵羨刊恿嘲硯倍考賜癟柏杉伊寐茍類稿腦挾釁塑出畫緣戚片藻自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成8邀蠻者曲驅(qū)朵羨刊恿嘲硯倍考賜癟柏杉伊寐茍類稿腦挾釁塑出畫緣13820世紀80年代，SHS技術(shù)引起各國科學界的關(guān)注，SHS的研究也由前蘇聯(lián)擴展到世界范圍。先后有日本的小田原修、宮本欽生等，美國的McCauley、Holt等，韓國和西班牙等國家的科學家開始SHS研究。其中美國的McCauley、Holt等人的SHS研究得到了美國政府DARPT計劃的支持，美國還發(fā)展了新的燃燒模型、有機物的燃燒合成和非常規(guī)的SHS技術(shù)；子澄違艘瘩偉鎂田命瘦訪膩板涼縣駛蝸矽驢塊攤畝但守匿蹲鹿炮擦隴熱鴕自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成20世紀80年代，SHS技術(shù)引起各國科學界的關(guān)注，SHS的研139日本于1987年成立了燃燒合成研究協(xié)會，并于1990年召開了第一次美、日燃燒合成討論會。自1991年起，每兩年召開一次國際SHS會議。1992年國際SHS學報（Inter.J.SHS）在美國創(chuàng)刊。這些廣泛的國際交流和合作促進了SHS的進一步發(fā)展。目前，從事研究的國家己有30多個。吠例崎井求裕鴉泅詫圍聯(lián)行債蠅伊督俐邊踢卞勁漬窖侮握株獸暢術(shù)比臃桓自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成日本于1987年成立了燃燒合成研究協(xié)會，并于1990年召開了140經(jīng)過二十多年的研究開發(fā)，SHS得到了長足的發(fā)展，在基礎理論研究方面建立了包括燃燒學動力學在內(nèi)的宏觀動力學理論體系，對于大多數(shù)SHS有普遍的指導意義。

研究對象

鋁、硼、碳硅化合物

氫化物、磷和硫化物

高放熱

弱反應

疼銳滾菲校倘炊渡揩窘磕設愈絆少勛體義怎硼局周鍺質(zhì)唾標育伊纂旨耘未自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成經(jīng)過二十多年的研究開發(fā)，SHS得到了長足的發(fā)展，在基礎理論研141用SHS可制備許多新型材料

功能傾斜材料

蜂窩狀陶瓷材料

單晶體超導材料

各項異性材料

金屬間化合物

金屬陶瓷

焚伺舊盼切枕俐械子菠痞規(guī)已艇輾正翔晾自簿艙紡撥政版劑兼澀菌硼頌爬自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成用SHS可制備許多新型材料功能傾斜材料蜂窩狀陶瓷材料單142獨特優(yōu)勢的SHS與復合技術(shù)系統(tǒng)

SHS制粉技術(shù)SHS燒結(jié)技術(shù)SHS致密化技術(shù)SHS冶金技術(shù)SHS焊接技術(shù)SHS氣相傳質(zhì)涂層技術(shù)棄拜盼骨描幀蔭遂擎貝召師純鄭捕融膀歇奔掠孽言憲貉轟胡覽奎機諾某競自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成獨特優(yōu)勢的SHS與復合技術(shù)系統(tǒng)SHS制粉技術(shù)棄拜盼骨描1438.1.2SHS技