自蔓延高温合成
自蔓延高温合成(self–propagation high–temperature synthesis，简称SHS)，又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
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自蔓延高温合成(self–propagation high–temperature synthesis，简称SHS)，又称为燃烧合成(combustion synthesis)技术，是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术，当反应物一旦被引燃，便会自动向尚未反应的区域传播，直至反应完全，是制备无机化合物高温材料的一种新方法。
SHS过程包含复杂的化学和物理化学转变，要想获得满意的产品就必须明了整个反应机理以及各种因素对SHS过程的影响。如果将自蔓延的燃烧区描述为燃烧波的话，试样被点燃后，燃烧波以稳态传播时，燃烧波就在试样(或空间)建立起温度、转化率和热释放率分布图。由图8.2可以看出，燃烧波前沿的区域是热影响区，当该区内温度从T0上升到着火温度，热释放速率和转化率开始由0逐渐上升，这样就进入燃烧区，在这一区域内实现由反应物结构转化为产物结构，当转化率达到1时，反应即进入产物区。
数学模型是理解影响SHS过程基本机理的重要工具，对决定最佳的燃烧条件，控制燃烧过程也有很大帮助。根据能量守恒定律和把反应介质看作连续均匀、各向同性，温度分布连续、均匀，以及物理K、ρ、Cp为常数，即可得到一维有热源的Fourier热传导方程。
式中:Cp为产物热容，ρ为产物的密度，k为产物的热导率，q为反应热，T为绝对温度，t为时间，x为波传播方向的尺寸。
由Arrhenius动力学知识可以推导出燃烧波传导速度表达。
SHS图可以为实际生产工艺的制定提供理论指导，如生产磨料时，为了获得大尺寸的颗粒，那么工艺制定就应选择在SHS图中热爆与稳定SHS交界处稳态SHS一侧的高温区域;生产烧结用的粉末时，在保证转化率的前提下，为了获得尺寸细小的颗粒，宜选择稳态SHS和非稳态SHS边界的非稳定SHS的低温区域。
通过对反应动力学的研究，可以预测在燃烧期间反应物的分解和聚合，以及最终产物的性能。由于固一固反应时，颗粒之间的有限接触限制了反应物之间的物质交换，所以燃烧波中出现的液相，在SHS过程中扮演着决定性的因索，液相不仅可通过反应物的熔化产生，而且还可通过共晶接触熔化产生。
在SHS燃烧波阵面内，当低熔点组分熔化时，熔化的液相在毛细作用下，铺张到高熔点组分上，如果铺张的时间大于反应的时间，SHS反应受毛细作用下铺张速率控制;当铺张时间小于反应时间，SHS反应受组分在生成层中扩散速度控制。
不管是毛细作用模式还是扩散模式，均与组分的颗粒尺寸密切相关。SHS反应中毛细作用占主导地位，而扩散占主导地位则要求满足一定关系方程。 一般由小颗粒金属构成的系统中，是以扩散控制模式为主;而由大颗粒金属构成的体系中，受毛细作用下液相的铺张速率控制。对不同的孔隙率研究表明，易熔组分体积分数与孔隙的体积分数大致相当时，液相可充分与高熔点组分接触，而获得最佳扩展效果。体积分数过高的易熔组分会产生过多的液相，起到热阱的作用，降低燃烧温度;反之，则降低燃烧速率。对于弱放热反应体系来说，为了能维持反应并获得满意产品，可以采用给反应物预热的方法来实现，但这种方法会造成设备和工艺的复杂化。另外一种方法是通过在反应物中添加一些高放热的化学激活剂来提高燃烧温度，改善燃烧条件。这些化学激活剂有KNO3+Al、BaO2、NH4NO3等。
(1)固-固反应 对于指定的材料体系，预加热温度和颗粒大小是影响合成产品的主要因素。弱放热反应体系，由于得不到合成产品完全转化所需的合成温度而造成合成转化率低，预加热可以提高合成温度并使合成转化率提高。 对金属间化合物Ni3Al的合成研究表明，合成转化率与合成预加热温度有明显的相关性。研究Ti5Si3燃烧合成时发现:当预加热速度为4.5K/min时，生成物中Ti5Si3不到一半，而加热速度提高到125K/min时，几乎获得了百分之百的Ti5Si3。
颗粒大小对合成转化率的影响主要表现在颗粒增大到一定程度后，转化率明显下降。在Ti5Si3的合成中，当钛粒度大于100μm时，合成产品由Ti5Si3变为Ti5Si3+Ti。金属间化合物FeAl的合成研究也反映了同样的规律。当铁粉粒度小于30μm时，合成产品中Fe2Al5减少而以FeAl为主。
(2)固-气反应
初始料胚的空隙率和气体分压是影响合成的关键因素。按照反应动力学的观点，随着气体分压的增大，合成转化率应提高，但实验结果并非如此。例如:纯净的钛粉在氮气中合成时，随着P(N2)增大，合成转化率反而下降。
研究查明，这是因为合成温度太高引起钦粉熔化，阻碍了合成反应进一步进行的缘故。降低合成温度并保证生料胚中适当的空隙率是得到高转化率的条件。通过控制初始料胚的成型密度并掺入TiN稀释剂降低温度，得到了几乎完全的TiN产品。
常规SHS技术是用瞬间的高温脉冲来局部点燃反应混合物压坯体，随后燃烧波以蔓延的形式传播而合成目的产物的技术。这一技术适用于具有较高放热量的材料体系，例如:TiC-TiB2、TiC-SiC、TiB2-Al2O3、Si3N4-SiC等体系。其特点是设备简单、能耗低、工艺过程快、反应温度高。
热爆SHS技术是将反应混合物压坯整体同时快速加热，使合成反应在整个坯体内同时发生的技术。采用这一技术已制备出的材料主要有各种金属间化合物、含有较多金属相的金属陶瓷复合材料以及具有低放热量的陶瓷复合材料。
SHS烧结法或称SHS自烧结法，即直接完成所需形状和尺寸的材料或物件的合成与烧结，是将粉末或压坯在真空或一定气氛中直接点燃，不加外载，凭自身反应放热进行烧结和致密化。该工艺简单，易于操作，但反应过程中不可避免会有气体溢出，难以完全致密化。即使有液相存在，空隙率也会高达7%-13%。
SHS烧结可采用以下3种方式进行:
(1)在空气中燃烧合成;
(2)将经过预先热处理的混合粉末放在真空反应器内进行合成;
(3)在充有反应气体的高压反应容器内进行合成。
前面提到普通的SHS技术适用于获得疏松多孔的材料或粉末，为了进一步提高材料的密实度，发展了多种自蔓延高温合成材料的合成与致密化同时进行的一体化技术。
常用的SHS致密化技术可归纳为3类:
液相致密化技术、SHS粉末烧结致密化技术、SHS结合压力致密化技术。
SHS焊接是利用SHS反应的放热及其产物来焊接的技术。应用燃烧合成技术，将压制成形的粉末置于被焊材料之间，利用粉末体燃烧合成的高温反应热及合成产物作为填充材料，在压力作用下实现被焊材料之间的连接。加压的目的是为了获得致密性高的焊接接头。
SHS焊接有三个过程:点火、加压、保温。
燃烧引发的反应或燃烧波的蔓延相当快，一般为0.1~20.0cm/s，最高可达25.0cm/s，燃烧波的温度或反应温度通常都在2100~3500K以上，最高可达5000K。 SHS以自蔓延方式实现粉末间的反应，与制备材料的传统工艺比较，工序减少，流程缩短，工艺简单，一经引燃启动过程后就不需要对其进一步提供任何能量。由于燃烧波通过试样时产生的高温，可将易挥发杂质排除，使产品纯度高。同时燃烧过程中有较大的热梯度和较快的冷凝速度，有可能形成复杂相，易于从一些原料直接转变为另一种产品。并且可能实现过程的机械化和自动化。另外还可能用一种较便宜的原料生产另一种高附加值的产品，成本低，经济效益好。
看你合成的那时候的 温度是多少咯。一般来说那个温度就是高温合成石可耐温度左右了。可能会比这个温度略高
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自蔓延高温合成Al-CrO_3体系耐高温隔热材料
自蔓延高温合成Al-CrO_3体系耐高温隔热材料
自蔓延高温合成(SHS)是利用反应物之间的化学变化所释放的热量来供给自身反应,从而制备材料的新技术。本文采用自蔓延高温合成的方法,用金属铝粉和三氧化铬粉末为原料,制备出新型的耐高温隔热材料。此法合成的材料具有较好的隔热效果,强度高,有较高的实用价值。
自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管应用
自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管应用
概括了自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管的制备原理 ,从降低陶瓷孔隙率、减少陶瓷裂纹和提高陶瓷耐蚀性以及结合强度等方面 ,论述了提高自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管性能的措施 ,对自蔓延高温合成陶瓷内衬钢管在石化工业的应用现状及发展作了评述
自蔓延高温合成技术在现今是一种很有吸引力的材料制备技术，它在陶瓷材料、复合材料、梯度功能材料及材料表面改性等领域有十分广泛的应用。它的应用主要包括有：
1、在离心力的作用下合成陶瓷内衬复合金属管；
2、制备泡沫陶瓷材料的方法，制备出导电的(A12O。 TIBZ)和(A1203 2Cr)体系泡沫陶瓷材料。
3、利用激光辅助自蔓延高温合成技术在金属表面形成纯陶瓷涂层等；一言概之，自蔓延高温合成对制备新型陶瓷材料有极大的帮助。
自蔓延高温合成(Self-propating High一teeratureSynthesis，sHs)方法的概念是由前苏联科学家A.G.Mazhanov在1967年首先提出来的，SHS的本质是一种高放热无机化学反应，其基本反应过程是:向体系提供必要能量(点火)，诱发体系局部产生化学反应，此后，这一化学反应过程在自身放出的高热量的支持下继续进行，最后将燃烧(反应)波蔓延到整个体系，从而制备出所需的陶瓷材料。一般将反应的原料混合物压成块状，在块体的一端点火引燃反应，结果形成一个以一定速度(Vp)蔓延的燃烧波，随着燃烧波的推进，原料混合物转化为产物。与传统工艺方法相比较，它的优点主要特点是：
(1)生产工艺简单，过程时间短，反应迅速，不同体系燃烧波扩展速度不同，大致范围在0.1~15cm/sec，一般在几秒至几十秒的时间内即可完成，生产效率高；
(2)合成过程在自身反应放出热量的支持下进行，反应后合成过程在自身反应放出热量的支持下进行，无需再补充能量，节约能源；
(3)燃烧合成过程的高温(有的应温度高达5000K)使杂质得以挥发，纯化产品，合成物污染少，纯度高；
(4)由于反应迅速，合成过程中温度梯度大，产品中极可能出现缺陷集中和非平衡相，使得产物活性增高。因此，它在无机合成中得到了广泛的应用。
总而言之，由于自蔓燃高温合成能够利用自身产生的热量自发地进行反应，极大地减轻人工操作的难度，使得新材料的制备变得越加简单，具有良好的发展前景和极大的利用价值 。 2100433B
自蔓延高温合成技术（self–propagation high–temperature synthesis，简称SHS）也被称作燃烧合成（Combustion Synthesis）是结合自身反应放热制备材料的方法，于本世纪60年代末兴起。它的基本要素是：1、利用化学反应自身放出的热量来维持反应的进行，部分（或完全）不需要外来热量；2、自蔓延反应经过诱发开始反应后，会形成一种自上向下的燃烧波，能够自我维持反应的进行，得到所需结构成分的产品；3、通过改变释放的热量和调节传输速度，可以实现对反应过程的温度、反应快慢、转化率、产物的结构和成分的控制。
自蔓延合成最主要特点就是充分结合元素间化学反应产生的高热量，在短时间内合成高熔点、高性能的材料。自蔓延合成技术是集材料合成与烧结于一体的工艺。自蔓延高温合成反应过程里面会出现燃烧结构形成过程。结构宏观动力学是连接燃烧过程与结构形成过程的纽带。自蔓延高温燃烧过程分为四个阶段：1、燃烧反应区迅速扩充阶段；2、稳态燃烧阶段；3、降速合成阶段；4、燃烧波通过后的后燃烧阶段。
自蔓延高温合成技术具有以下优点：
（1）自蔓延高温合成技术不仅工艺设备简单，而且节约生产成本，其成本不到传统工艺费用的一半，消耗的能量少，生产效率高，对环境的影响小。利用此项技术生产过程中高温，可以蒸发掉反应过程中低沸点的杂质，得到纯度较高的产物。
（2）由于反应放热升温和冷却过程中存在极高的温度梯度，这会使材料出现高浓度的缺陷和非平衡结构，反应完成后能得到普通的工艺不易制备的具有高活性的亚稳态产物及复杂相。由于自蔓延的技术特点，能使合成材料拥有一些特殊性能，如烧结力，催化性能等。
（3）一些自蔓延反应体系能产生高放热，温度可达3000～4000 ℃，这是常规加热技术达不到的高温，有利于耐高温材料的合成。与常规的工艺熔铸、挤压等技术一起应用，可以生产无需深加工、形状复杂的零件结构。
（4）可以通过改变一定程度的放热和传输速度来实现对反应过程中温度、转化率、速度和产物的结构及成分控制。
（5）由于自蔓延燃烧合成自身是一个只需要几秒或几分钟极短暂的过程。反应被引燃到反应结束整个反应过程时间短，因此气氛环境对合成反应的影响不大。常规燃烧工艺不能与其相比拟。
自蔓延高温合成技术大致分为SHS制粉技术、SHS烧结技术、SHS致密化技术、SHS熔铸技术、SHS焊接技术和SHS涂层技术这六种类型。
（1）SHS制粉技术
将反应物料在一定的气氛环境中点燃，反应完成后再把反应产物粉碎、研磨，便能得到不同规格研磨性能非常好的高质量粉末。如制备TiC粉末。通过SHS技术制备的粉末是烧结陶瓷及金属陶瓷制品的原材料。还可以生产研磨膏、防护涂层和刀具材料等。
（2）SHS烧结技术
通过固相反应烧结可以生产一定规格、形状与高质量的产品。SHS烧结还能用于生产高熔点难熔化合物产品。烧结可在真空、特殊气氛或空气中进行，温度变化对其强度受的影响不大。SHS烧结产品在生产耐火材料、过滤器和催化剂载体等行业都有应用。
（3）SHS致密化技术
SHS致密化技术是将传统致密化技术与SHS技术相结合来生产致密产品的工艺。SHS致密化技术包括SHS—动态加压、SHS—等静压、SHS—准等静压和热爆—加压等。SHS致密化技术已经是生产钨硬质合金的常规技术。
（4）SHS熔铸技术
SHS熔铸是利用反应高放热，将难熔化合物熔化成液相，再经过铸造处理，制备成难熔化合物的铸件。此项技术广泛用于钻头的制备和陶瓷内衬钢管的离心铸造等领域。
（5）SHS焊接技术
在焊件的焊缝处引发SHS反应，利用SHS反应放出的热量产生高，形成液相，直接用反应产物焊接焊缝，从而达到强力连接焊缝的目的。SHS焊接技术实现了可进行陶瓷间、金属间和陶瓷与金属间的焊接等难熔材料的焊接。
（6）SHS涂层技术
SHS涂层技术是利用气体作为传输的载体，在材料表面（如金属、陶瓷或石墨等材料表面）形成一层非常薄(厚度在2～150 μm范围内)的耐磨抗腐蚀的涂层。每一类反应原材料一般采用自己专属的气相载体运输。例如：碳的运输载体可选用氢，卤素气体运输金属物料。
1895年，德国Go ldschm idt发现了铝热反应的自蔓延特征。铝热反应的工业化应用是始于热剂焊焊接钢轨。这就是我国现正在使用的德国施密特公司的铝热焊产品的始创者。自20世纪60年代末，自蔓延高温合成(SHS)在原苏联形成个新学科以来，在各国已进行了大量研究并取得了很大发展
自蔓延高温合成技术是由前苏联科学家Merzhanoy和Borovinskaya在研究火箭固体推进剂燃烧问题时，实验过渡族金属和硼碳、氮等的反应时首次发现并提出来的，也被称作燃烧合成（CS）。其特点是利用外部提供必要的能量诱发放热化学反应体系局部发生化学反应（点燃），形成化学反映前沿（燃烧波），此后化学反应在自身放出热量的支持下继续进行，表现为燃烧波蔓延至整个反应体系，最后合成所需要材料（粉体或者固结体）。SHS已经形成一个独立的学科。本章中对铝热反应的最新研究成果进行了简单介绍SHS最突出的优点是：工艺简单，过程时间短；合成物污染少、纯度高；最大限度地利用材料的人工合成中的化学能节约能源；能集材料合成和烧结等多种工艺于一体。
从SHS被发现到20世纪80年代初，只有前苏联在不对外公布的状态下进行研究。前苏联科学院对SHS技术研究极为重视，专门从其科学院物理化学研究所分离出一个单位来研究，这就是后来知名的结构宏观动力学研究所。该研究所对SHS进行了全方位的研究，取得了奠基性的成果。进入90年代，尽管俄罗斯国家总体科研环境欠佳，但是他们在SHS领域研究的总体水平仍然居于世界前列。
前苏联对SHS理论的建立和SHS技术及其应用的发展做了大量的工作。在理论上，他们建立并发展SHS燃烧理论，又将其和材料科学结合起来，提出了结构宏观动力学理论，建立起SHS过程中的燃烧过程和材料结构形成间的关系；在应用方面，他们发展了一系列无机材料粉末合成与成型、致密化技术相结合的技术。
80年代以后，SHS传播到美国、日本、中国等国家，开始在世界范围内的发展。美国科学家在SHS基础研究方面的成果最为扎实，研究力量也最为强大。他们发展了新的燃烧模型和有机物的燃烧合成及非常规SHS技术。
自蔓燃自蔓延高温合成技术