材料的自蔓延高温合成过程中燃烧波特征的数字模拟

本文在建立了自蔓延高温合成过程燃烧动力学模型的基础上，用数值计算和计算机模拟方法，对燃烧波特征及其变化规律进行分析模拟。结果表明：随着参数条件的改变，自蔓延高温合成过程中燃烧波会出现各种时空有序的耗散结构。非线性动力学机理分析表明，体系中两个强烈耦合的非线性动力学过程是引起耗散结构的动力学原因。     

SHS过程中非线性结构及其影响因素

自蔓延高温合成(SHS)过程是远离平衡的非线性过程,为研究其过程反应机理而实现对反应可控,对Ni-Si、Ti-C-Fe两典型体系的自蔓延高温合成过程进行了系统研究,并从理论上分析了其影响机理.建立了SHS过程燃烧动力学模型,对SHS所合成的材料进行了结构分析.研究表明:初始条件影响其合成过程中非线性结构,自蔓延高温合成过程中两种热传递非线性关系是非线性结构出现的前提条件;稳态燃烧模式产物颗粒较粗且分布均匀,非稳态燃烧模式产物颗粒较细.     

自蔓延高温合成的理论与研究方法

本文综述了自蔓延高温合成燃烧波的结构和特征，燃烧速度和转化率的方程，各种ＳＨＳ图式的边界判据，影响自蔓延高温合成的主要动力学因素，以及基本的实验方法     

自蔓延高温合成的理论与研究方法

本文综述了自蔓延高温合成燃烧波的特征，燃烧速度和转化率的方程，各种ＳＨＳ图式的边界据，影响自蔓延高温合成的主要动力学因素，以及基本的实验方法。     

Al—TiO2自蔓延高温合成结构宏观动力学分析

在材料的自蔓延高温合成(SHS)过程中,反应物与产物之间,各种结构层次(宏观、微观、晶体结构等)上的转变过程—结构宏观动力学,对材料制备具有决定意义。本文分别在宏观结构和微观结构两个层次上研究了Al-TiO_2自蔓延高温合成系统的结构宏观动力学。结果表明:在宏观结构上,随着样品尺寸加大,如工艺控制不当会出现三种主要的宏观结构缺陷:气孔增加,偏析加剧、宏观裂纹。材料的显微结构,是由燃烧波内一种非均匀网络状过渡组织转变而来的。     

Ti-C-Fe体系自蔓延高温合成的反应动力学过程和结构形成过程

采用燃烧波峰铜楔块淬熄法和热分析法,研究Ｔｉ－Ｃ－Ｆｅ体系自蔓延高温合成的反应动力学过程的结构形成过程,在该体系ＳＨＳ过程中,首先形成Ｆｅ,Ｔｉ低共熔体,Ｃ在高温下溶解于熔体之中,进而形成富ＴｉＣｘ。在主波峰后Ｃ继续通过扩散与Ｔｉｃｘ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ。熔融金属的流动导致大团聚体形成,在团聚体内反应形成小颗粒ＴｉＣ在燃烧波过后的持续高温阶段,ＴｉＣ粒子继续长大。     

自蔓延高温合成（SHS）法的发展及应用

本文简介了自蔓延高温合成（ＳＨＳ）法的优缺点、应用领域、发展历史及研究现状。系统地概述了其基础理论，介绍了绝热燃烧温度的算法与用途，燃烧模式与点火方法，燃烧波的绝热结构与燃烧速度，以及结构宏观动力学理论。归纳出５种技术形成及其应用情况。最后，对ＳＨＳ法的发展方向及前景作了展望。     

铁粉含量对自蔓延高温合成Ni-Zn铁氧体粉体的影响

在理论计算铁粉含量与绝热温度关系的基础上,考察了以自蔓延高温合成方法（SHS）制备Ni-Zn铁氧体粉体过程中,铁粉含量对燃烧温度、燃烧波传播速度以及产物微观结构的影响,确定了以SHS合成Ni-Zn铁氧体粉体所需的最佳铁粉含量值。结果表明：铁粉含量越高,燃烧温度愈高,燃烧波传播速度愈快,产物转化得越完全,但燃烧温度过高会使产物中出现大量液相,产物已不能用于成型和烧结。当铁粉含量在k=0.5时,可以得到较为理想的产物。     

功能材料的燃烧连接新技术

自蔓延高温合成技术（SHS）主要是利用外部提供的能量诱发，使高放热反应体系的局部发生化学反应，形成反应前沿燃烧波，此后化学反应在自身放出热量的支持下，继续向前行进，使临近的物料发生化学反应，原始坯料全部转化为生成物。功能梯度材料概念的提出，以及自蔓延高温合成技术的发展，为陶瓷。金属的连接提供了有效方法。介绍了功能材料燃烧连接技术，着重介绍了自蔓延高温燃烧合成方法与其在表面防护尤其在连接方面的应用．     

Ti-C-xFe体系自蔓延高温合成及机理

采用自蔓延高温合成新技术合成ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料,研究了原料组份、粒度对合成过程及产物特征的影响。探讨了燃烧反应及结构形成机理。结果表明,随Ｆｅ含量的增大,燃烧合成温度降低,合成ＴｉＣ粒度变细,燃烧波速度在Ｆｅ含量为１０％（质量分数）时出现极大值。与碳黑作碳源对比,细粒石墨在反应合成过程中表现出更大的活性。用铜楔块燃烧波淬息法研究了合成过程。整个合成过程经历了金属的熔融、碳向熔融体中的溶解扩散、大团聚的形成、小的ＴｉＣｘ颗粒生长及ＴｉＣ长大等阶段。     

自蔓燃高温合成氮化硅粉体的研究

研究了自蔓燃高温合成方法制备氮化硅粉体,借助于XRD、SEM等检测方法,分析了自蔓燃高温合成氮化硅过程中硅粉粒度、氮气、温度、稀释剂与孔隙率等方面对反应产物的影响,并对反应机理进行了分析。由于有添加剂氯化铵的存在,反应中不是单纯的硅粉氮化反应。只要控制反应中的工艺参数,就可以采用自蔓燃得到不同相含量的Si3N4粉体;考虑到燃烧温度,在氮化硅粉体的合成过程中,涉及到3个反应机制:低温机制、中温机制、高温机制;氮气压力下硅粉的自蔓燃合成反应,必须要引入Si3N4稀释剂,来控制反应温度和反应速度,获得不同相含量的粉体。压坯气孔率控制在30%～70%,否则反应不能进行金属硅粉的粒度细,合成的Si3N4中α相含量高。     

自蔓燃高温合成法合成氮化硅粉体的研究

采用自蔓燃高温合成方法合成β-氮化硅粉体,分析了合成氮化硅过程中氮气、温度、稀释剂与孔隙率等方面的影响。采用XRD研究相的组成,用SEM观察粉末的显微结构。研究结果表明:自蔓燃合成方法制备的氮化硅陶瓷粉体,β相含量由块状产物中心向表层减少,得到的β-氮化硅晶体结构完整,表面光滑无缺陷,考虑到燃烧温度(Tcom),在氮化硅粉体的合成过程中,涉及到3个反应机制:低温机制、中温机制、高温机制。NH4Cl在反应中分解,为反应提供了NH3,并与硅粉反应;氮气压力下硅粉的自蔓燃合成反应,必须要引入Si3N4稀释剂来控制反应温度和反应速度,获得不同相含量的粉体;压坯气孔率控制在30%～70%,否则反应不能进行。     

采用SHS/QP技术制备TiC-xNi金属陶瓷——I.燃烧合成过程研究

SHS/QP技术是一种新的材料制备方法。本文分析了组成、稀释剂等对TiC-xNi体系的SHS过程和结构的影响。TiC-20mol%Ni的SHS过程激活能为166kJ/mol,预示着其反应过程为溶解-析晶机理控制。采用CFQ法,分析了TiC-20mol%Ni在SHS过程中结构形成的机理     

采用SHS/QP技术制备TiC-xNi金属陶瓷——I.燃烧合成过程研究

SHS/QP技术是一种新的材料制备方法。本文分析了组成、稀释剂等对TiC-xNi体系的SHS过程和结构的影响。TiC-20mol%Ni的SHS过程激活能为166kJ/mol,预示着其反应过程为溶解-析晶机理控制。采用CFQ法,分析了TiC-20mol%Ni在SHS过程中结构形成的机理      

CRT玻璃高温自蔓延反应过程中铅的挥发及纳米晶化规律研究

研究了废旧阴极射线管(CRT)玻璃高温自蔓延技术制备纳米PbO的基本过程和规律,考察了Fe2O3-Mg-CRT自蔓延体系的最高燃烧温度及燃烧波传播速率,探索了不同CRT玻璃配比对铅提取率、物相组成以及微观形貌的影响,分析了高温自蔓延反应过程中铅的挥发及纳米晶化规律,并对CRT高温自蔓延反应过程中的热力学机理和铅的挥发机制进行了初步研究.实验结果表明,随着CRT玻璃加入量的增加,高温自蔓延反应的最高燃烧温度、燃烧波传播速率和产物纳米PbO颗粒的团聚程度均呈减小的趋势.当CRT玻璃加入量为40wt%,CRT中铅的回收率约为93%,产物为球状的PbO纳米颗粒,粒径40～50 nm.本研究可以为CRT高温自蔓延处理技术的工业化应用提供一定的理论依据和数据基础.     

自蔓延高温合成(SHS)氮化铝反应机制的研究

本文采用自行设计的铝箔包覆淬火新方法,获得了自蔓延高温合成AlN过程中不同阶段的燃烧产物,通过SEM观察和热力学分析,研究了自蔓延高温合成氨化铝的反应机制．研究结果表明,自蔓延高温合成氮化铝的形成过程是铝蒸发后,铝蒸气与氮气反应,最终形成氨化铝．其形成过程以VC机制为主．     

Reaction sintering and joining nickel aluminide to AISI 316 stainless steel by self-propagating high temperature synthesis

Abstract

Self-propagating high temperature synthesis (SHS) is a process whereby reactants are ignited to spontaneously transform to products in an exothermic reaction. The aim of this study is to propose a method to join nickel aluminide with AISI 316 stainless steel by SHS and to study the combustion synthesis of nickel aluminide. From the heat of combustion synthesis junctions were formed between annular AISI 316 stainless steel and a powder metallurgy compact of Ni and Al blends. The Al mole ratio for testing the joining grade in the initial powder mixture varied from 25 at.-% to 40 at.-%. In order to check the sufficiency of the SHS reaction, the test temperature was compared with the thermodynamic calculation values. The metallographic analysis indicated that NiAl and Ni₃Al were formed in the joint layer.