文档介绍：自蔓延燃烧
摘要:本文通过查找相关文献进行调研来了解自蔓延燃烧的原理、应用及优点,对自蔓延燃烧的热力学和动力学进行简单的阐述。重点对自蔓延燃烧法作钢管内衬进行探讨,作为课下学习的进一步探究和补充。
关键词:自蔓延燃烧、化学动力学、化学热力学、钢管内衬。
自蔓延燃烧简介
自蔓延燃烧的概念理解
自蔓延高温合成(Self - Propagating High Temper2ature Synthesis ,SHS) ,bustion Syn2thesis ,CS) ,它是一种利用化学反应自身放热使反应持续进行,最终合成所需材料或制品的新技术. 任何化学物质的燃烧只要其结果是形成了有实际用途的凝聚态的产品或材料,都可被称为SHS 过程. 在SHS 过程中,参与反应的物质可处于固态、液态或气态,.(1) 利用化学反应自身放热,完全或部分不需外部热源;(2) 通过快速自动波燃烧的自维持反应得到所需成分和结构的产物;(3) 通过改变热的释放和传输速度来控制过程的速度、温度、转化率和产物的成分及结构.[1]
自蔓延技术特点[2]
SHS是一种快速合成过程, 燃烧产物和反应物不直接相关
在SHS过程中反应物和生成物始终由燃烧波分割开来,燃烧波是由反应物转化为生成物的化学反应和相应的结构转变, 这样生成物的形态、组织、结构上就由燃烧波内发生的化学和结构变化来控制化学反应的结构转变过程。
SHS提高合成材料的纯度
由于燃烧波的温度很高, 可导致低熔点杂质的挥发, 从而形成比传统合成方法更为纯净的产物。而挥发过程必然造成产物中有较大数量的气孔, 通过加压自蔓延的方式可以合成致密度较高的材料, 但却不利于杂质的挥发。

高速的燃烧合成过程使工艺难以控制,多元的SHS合成产物中还易出现副产物相。SHS的产物为多孔组织; SHS所达到的高温, 易造成晶粒的长大。

SHS将陶瓷颗粒的合成与金属相的粘接同时完成, 作为强化相的陶瓷颗粒是原位生成, 没有暴露在空气中, 克服了陶瓷相表面污染及氧化的问题, 陶瓷颗粒均匀分布在金属基体中。陶瓷颗粒与反应时熔化的金属有更好的粘结, 形成的复合材料强韧性更好。

高速合成过程在燃烧波一开始引发后实际上就处于一种不可控状态。
SHS 方法的优点[3]
SHS 方法的优点归纳起来有以下几点:(1)节省时间,能源利用充分;(2)设备、工艺简单; (3)产品纯度高(因为SHS 能产生高温,某些不纯物质蒸发掉了), 反应转化率接近100%; (4)不仅能生产粉末, 如果同时施加压力, 还可以得到高密度的燃烧产品; (5)产量高(因为反应速度快); (6)扩大生产规模简单, 从实验室走向工业生产所需的时间短, 而且大规模生产的产品质量优于实验室生产的产品; (7)能够生产新产品, 例如立方氮化钽; (8)在燃烧过程中,材料经历很大的温度变化, 非常高的加热和冷却速率, 使生成物中缺陷和非平衡相比较集中, 因此某些产物比用传统方法制造的产物更具有活性, 更容易烧结; (9)可以制造某些非化学计量比的产品、中间产物以及亚稳定相等。
自蔓延燃烧的化学