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自蔓延燃烧合成技术优化方案

时间:2023-06-28 理论教育 版权反馈
【摘要】:SHS是指反应物被点燃后引发化学反应,利用其自身放出的热量产生高温,使得反应可以自行维持并以燃烧波的形式蔓延通过整个反应物。日本的小田原修等也对SHS进行了研究,并成立了燃烧合成研究协会,1990年在日本召开了第一次美-日燃烧合成讨论会。2000年9月21—24日在北京召开的第1届中俄双边自蔓延高温合成学术会议说明我国SHS合成研究正在同世界水平接轨。图13.1大规模生产的陶瓷内衬钢管

自蔓延燃烧合成技术优化方案

使用燃烧合成法(Combustion Synthesis,CS)制备材料可以追溯到19世纪,1895年德国科学家H.Goldschmit发明了著名的铝热法,为CS法开创了新纪元。苏联很早就应用CS法制备材料,但真正开展科学研究则始于1967年,苏联科学院院士Merzhanov和Borovinskaya研究火箭固体推进剂燃烧问题时,将这种燃烧反应命名为“自蔓延高温合成”(Self-propagating High-temperature Synthesis,SHS),迄今已在国际上获得广泛认可。SHS是指反应物被点燃后引发化学反应,利用其自身放出的热量产生高温,使得反应可以自行维持并以燃烧波的形式蔓延通过整个反应物。随着燃烧波的推移,反应物迅速转变为最终产物。总之,凡是能够得到有用材料或者制品的自维持燃烧过程都属于广义的CS法,或狭义地称为SHS法。

20世纪90年代,苏联科学院几乎是全方位地开展研究,他们在SHS领域的总体水平居于世界前列。而在80年代初,Crider、Franhouser等人对苏联SHS的介绍促进了外界对SHS的了解,引起了美国和日本等国家的重视,其中美国SHS研究被列入美国国防部高级研究计划局的计划,凭借国大力强和科技界的高度重视,美国在SHS基础研究方面的成果最为扎实,研究力量也最为雄厚。日本的小田原修等也对SHS进行了研究,并成立了燃烧合成研究协会,1990年在日本召开了第一次美-日燃烧合成讨论会。目前,日本研究的陶瓷内衬钢管和TiNi形状记忆合金已投入实际应用。

由于国情不同,我国在进行燃烧合成研究时具有很强的应用目标牵引。在20世纪80年代,我国西北有色金属研究院、北京科技大学、武汉理工大学、南京电光源研究所、北京钢铁研究总院等单位相继展开了研究。“八五”期间,国家“863”计划新材料领域设立了SHS技术项目,支持SHS研究开发。虽然我国的研究起步较晚,但发展极其迅速,更多的研究单位不断涉及该领域的研究,SHS的产业化成果得到了国外同行的高度评价。我国在SHS领域发表的论文数量仅次于俄罗斯、美国,与日本持平。Merzhanov院士认为“SHS研究在中国的发展速度似乎比世界上任何国家都快”。2000年9月21—24日在北京召开的第1届中俄双边自蔓延高温合成学术会议说明我国SHS合成研究正在同世界水平接轨。国内的锐克复合材料有限公司已经利用由国外引进的SHS反应设备批量生产出AlN功能材料。北京科技大学殷声等发展了SHS熔铸技术,并将其应用于陶瓷内衬钢管的离心铸造,实现了产业化,如图13.1所示。哈尔滨理工大学的李垚对高压氧气条件下自蔓延高温合成锌铁氧体、锰铁氧体及镍锌铁氧体进行了研究,并发表了关于氧气压力对锌铁氧体的转化率和反应机理的影响相关文献。(www.xing528.com)

图13.1 大规模生产的陶瓷内衬钢管

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