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自蔓延燃燒高溫合成SHS技術(shù)

日期:2018-12-06 14:55 關(guān)注:

自蔓延冶金技術(shù)將自蔓延高溫合成技術(shù)與現代冶金工藝向結合,成為冶金領(lǐng)域一種典型的新興技術(shù)。自蔓延燃燒高溫合成(Self-propagation High temperature Synthesis)縮寫(xiě)SHS又稱(chēng)燃燒合成(Combustion Synthesis)縮寫(xiě)CS,它是一種在20世紀80年代迅速興起的材料制備技術(shù)。SHS是化學(xué),材料和工程的組合,隨著(zhù)有色金屬冶金工藝的不斷改良,以及現代科學(xué)技術(shù)在眾多新興領(lǐng)域的逐漸發(fā)展,學(xué)科間的交叉融合在冶金工藝的強化和改進(jìn)方面顯示出日益重要的研究地位,這也成為了冶金學(xué)科中較為活躍的研究領(lǐng)域之一。

自蔓延高溫合成實(shí)驗效果圖

概念

自蔓延高溫合成(SHS)是一種利用反應物之間的高化學(xué)反應熱作為自加熱和自傳導來(lái)合成材料的技術(shù)。一旦反應物被引燃,它們將自動(dòng)傳播到未反應區域,直到反應完成。反應溫度通常都在2100℃,是一種制備無(wú)機高溫材料的新方法。

優(yōu)勢

1.工藝簡(jiǎn)單,節約能源。這是由自蔓延冶金技術(shù)自身原理帶來(lái)的優(yōu)勢,在利用外部能源點(diǎn)火后,僅靠自身反應放出的熱量就能夠使燃燒波自行蔓延,從而大幅度的節省了自身成本和能源消耗;

2.污染物少,產(chǎn)品活性高。這是由于反應過(guò)程中的高溫可以蒸發(fā)掉很多低沸點(diǎn)的雜質(zhì),因此可以得到純度較高的產(chǎn)物。同時(shí)由于升溫和冷卻的速度快,溫度梯度高,在這種條件下可以得到常規條件難以制備的高活性亞穩態(tài)產(chǎn)物,這是傳統工藝所不能實(shí)現的;

3.反應速度快,自蔓延冶金過(guò)程是一個(gè)極短的過(guò)程,從反應被引發(fā)一直到燃燒波的蔓延結束,整個(gè)過(guò)程可能只需要幾分鐘也有可能幾秒鐘的時(shí)間,而且由于反應時(shí)間短,對工藝操作和氣氛的要求也就相對不高,這也是傳統方法所不能比擬的優(yōu)勢。

歷史

由于該反應受固相反應產(chǎn)物的阻礙,這種快速燃燒方式在當時(shí)被認為是“固體火焰”。

20世紀80年代,SHS技術(shù)引起了世界科學(xué)界的關(guān)注。SHS的研究也從前蘇聯(lián)擴展到世界。

日本于1987年成立燃燒合成研究協(xié)會(huì ),并于1990年舉辦了美日燃燒合成研討會(huì )。

自1991以來(lái),國際SHS會(huì )議每?jì)赡昱e行一次。

在1992,Inter.J.SHS,國際SHS雜志,發(fā)表在美國。這些廣泛的國際交流與合作,促進(jìn)了SHS的進(jìn)一步發(fā)展。目前,有30多個(gè)GJ從事研究工作。

經(jīng)過(guò)20多年的研究和發(fā)展,自蔓延高溫合成技術(shù)取得了長(cháng)足的進(jìn)步。在基礎理論研究中建立了包括燃燒動(dòng)力學(xué)在內的宏觀(guān)動(dòng)力學(xué)理論體系,對大多數SHS具有普遍的指導意義。

總結

自蔓延冶金技術(shù)是一門(mén)新興的前沿學(xué)科,受到國內外冶金材料學(xué)界的廣泛關(guān)注,該技術(shù)有節能、省時(shí)等優(yōu)點(diǎn),而且合成材料的應用也日益廣泛。隨著(zhù)該技術(shù)在冶金材料領(lǐng)域的應用范圍不斷擴大,要求在基礎理論研究和制備工藝研究等方面都要進(jìn)行更加深入的研究,同時(shí)將這些研究與生產(chǎn)實(shí)際相結合,使自蔓延冶金技術(shù)真正發(fā)揮作用。

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