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自蔓延燃燒高溫合成SHS技術

日期:2018-12-06 14:55 關注:

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

自蔓延高溫合成實驗效果圖

概念

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

優勢

1.工藝簡單,節約能源。這是由自蔓延冶金技術自身原理帶來的優勢,在利用外部能源點火后,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,產品活性高。這是由于反應過程中的高溫可以蒸發掉很多低沸點的雜質,因此可以得到純度較高的產物。同時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產物,這是傳統工藝所不能實現的;

3.反應速度快,自蔓延冶金過程是一個極短的過程,從反應被引發一直到燃燒波的蔓延結束,整個過程可能只需要幾分鐘也有可能幾秒鐘的時間,而且由于反應時間短,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勢。

歷史

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

20世紀80年代,SHS技術引起了世界科學界的關注。SHS的研究也從前蘇聯擴展到世界。

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

自1991以來,國際SHS會議每兩年舉行一次。

在1992,Inter.J.SHS,國際SHS雜志,發表在美國。這些廣泛的國際交流與合作,促進了SHS的進一步發展。目前,有30多個GJ從事研究工作。

經過20多年的研究和發展,自蔓延高溫合成技術取得了長足的進步。在基礎理論研究中建立了包括燃燒動力學在內的宏觀動力學理論體系,對大多數SHS具有普遍的指導意義。

總結

自蔓延冶金技術是一門新興的前沿學科,受到國內外冶金材料學界的廣泛關注,該技術有節能、省時等優點,而且合成材料的應用也日益廣泛。隨著該技術在冶金材料領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行更加深入的研究,同時將這些研究與生產實際相結合,使自蔓延冶金技術真正發揮作用。

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