制备材料的新方法：自蔓延高温合成

朱名森 陈百义

文章主题:材料 制备 自蔓延 高温合成法 SHS

文章内容：一/,寿于,蝴,缓廷,高辫,?提要?制备材料的新方法自蔓延高温合成()宁夏机械研究所朱名森陈百义丁0自蔓延高温各成方法(简称)是六十年代末期发展起来妁一种制备材料的新方法,它具有节约能源,简化材料制取工艺和设备,纯化产品,能够简便地获取复台材料和介稳物相等的高性能材料,材料旮成和致密可同步完成,生产周期短,效益高等特点,所必被工业发达国家广泛地采用.本文着重介绍'国内外发展现状及其应用前景.可供从事材料研究的科研^员参考'一,自蔓延高温台成法()的一般概念自蔓延高温台成法虽是6年代来期发展起来的一种制备材料的新工艺方法,但长期以来发展不快,应用不广,只是近年来才受到国际上材料界的重视.该方法的原理是利用参与反应的粉末混合物在燃烧时进行的高放热反应所产生的能量,使其化学反应自行持续下去,并以燃烧波的形态蔓延通过整个反应物料,从而将原料混台物转化为所需要的产物.一般情况下,是把两种或两种阻上的粉末混台起来压制成坯(放入一容器中),置保护气氛中或者把一种或一种以上的粉来压坯置于能与之反应的活性介质中(气态或液态),在压珏的一端点火引燃反应(一旦燃就不再补充能量),反应放出的巨大热量又使邻近的物料发生反应,从而形成一个具有一定速度的燃烧波从点火端自行蔓延至整个压坯,燃烧波过后,便得到所期望的化台物,这种制取材料的方法就叫做自蔓延高温台成法(—曲一),简称.点燃反应物的典型方法是:把钨丝加热圈置于反应物压坯的上方或用激光器传输点燃所需要的能量(1/-),燃烧渡的温度很高(20001000℃),燃烧波的推进速度可遮0.1～15111/.根据燃烧波的运动方式,自蔓延高温合成可分为稳定燃烧和不稳定燃烧两种形式.强的放热反应和(或)弱的热损失一般产生稳定状态的燃烧,这类燃烧的燃烧波蔓延的速度均匀稳定,较弱的放热反应和(或)较多的热损失往往产生不稳定的燃烧过程.不稳定燃烧又分为振荡燃烧和螺旋燃烧两种.对于更微弱的放热反应,以致连点燃都很困难,可将压坯放入?35?55通常曲加热妒内,加热到椠一温度,整/卜样品丽时燃烧,这一过程在自蔓延高温台成中为称"热爆".自蔓延高温合成法制备材料具有以下特点:节约能源,因参加反应的物料被点燃之后,靠反应释放出来的热量来维持反应本身,不需要补充能量;简化了材料制取工艺和设备'燃饶过程的高温(不用高温炉但能产生高温炉所不能达到的高温)使杂质挥发,纯化了产品,能够较简便地获取复合材料和介稳物相等高性能材料材料台成和致密可以同步完成,可以进一步简化某些零部件的制取工艺,生产周期短,效益高..二,自蔓延高温合成()国内外概况目前,的研究开发工作主要集中在苏,美,日三国.1967年,苏联科学院化学物理研究所的波罗文斯卡亚等人在研究钛硼混台物圆柱形压实块的燃烧时,发现了自蔓延高温合成现象.这一现象的发现,立刻引起了科学家们的注意,并由波罗文斯卡亚领导的专题组对过程进行了研究由于研究工作得到了政府部门的重视,进展极为迅速,研究的领域也在不断扩大,从基础理论研究越来越多地过渡到应用研究,并发展到后来的工业生产1972年苏联化学物理研究所建造了一台生产难熔亿合物粉束的实验设备,每年能用法生产出难熔化合物粉末1口～2吨.1975年开始把和烧结,热压,热挤,轧制,爆炸,堆埠和离心铸造等技术结台,研究通过怯直接制备陶瓷,金属陶瓷和复合管等致密材料到1976年,苏联已合成了二百多种材料,其中至少有两种材料(和)进八了生产阶段.现在,苏联用法合成出的化合物巳达500多种,其中耐火材料,六方,基硬质合金,形状记忆合金等制品都巳在工业中得到了应用.某些粉末和制品的年产量为60吨,—3.1吨,190吨,吨,高氮铁台金500吨,.0吨,硬质合金2吨.1987年,苏联建立了研究中心～一苏联科学院结构宏观动力学研究所,由的创始人苏联科学院院士,,担任所长.其它城市也相继成立了的专门研究机构,他们主要从事基础研究和技术,材料和应用的广泛研究,还从事燃烧理论及测试,矿物原料的合成,耐火材料,多孔材料,催化剂载体,涂料,金属间化合物高氮铁合金和氮钢等方面的研究.目前,在原苏联国内有52个城市,145个单位在从事工作,巳有800多人发表了论文或申请到专利.在长达十几年的时间皇,方面的研究工作一直是在苏联国内进行,只是到了八十年代视,苏联向外公布了这疆技术屠,才起了许多国家对的兴趣.在美国被视为高新技术倍受重视,美国学术界和政府部门一直在跟踪苏联的研究动吉】,苏联的有关杂志和新闻报道都被及时译成英文在美国出版.1984年,美国国防高技术研究规划署()组织实施了两年计划(19841986),参与这个计划实施的还有美国许多重点实验室及知名的专家,教授.在这之前,美国国家科学基金会()已经开始了对的研究资跏由于具有节能特点,美国能源部也把扶植这项研究引为他们的责任.由于美国对高新技术的灵敏反应和迅速行动,以及他们雄厚的人力和财力使得美国在的研究和应用上发展迅速,并且在这一领域内逐步走向世界的领先地位.近几年,暮国从事研?36?究的大学,国家实验室和公司迅速增加,现在进行研究和开发的已有44个城市,70个单位,已有199人发表了论文和申请到专利.最近.美国还成立了学会.日本也是八十年代才开始研究的,不过其着眼点只是放在技术的实用上.日半大板大学科学和工业研究所以及东京理工学院在的研究开发方面已经卓有成效,他们的工作主要是研制细颗粒的,和..,及管壁陶瓷涂层,烙接金属和陶瓷等方面.1988年,日本学术界和工业界联合成立了日本协会日本很注重与美国的联台与台作,1989年,日本和美国联台召开了第一属日一美专题讨论会,并邀请原苏联科学院院士??教授到会作了离心力场下的自蔓延高温合成法的报告日本的学术话动搞得很话跃,每年都要进行好几次学术交流活动,至1989年底,日本的协会已有会员单位26个,从事研究和工作的已有7个城市,45个单位,15人已发表了论文和申请了专利.我国虽然在七十年代已利用钼一硅的放热反应来制取的粉末,但一直没有把这种方法作为一种工艺来进行研究并