SHS铸造技术在材料制备中的应用

介绍了ＳＨＳ铸造技术的原理及特点，并给出了Ｎｉ３Ｓｉ引基金属间化合物环形零件及金属－陶瓷复合管的离心铸造实验结果及影响ＳＨＳ铸造过程的因素。     

SHS技术制备复合材料的研究进展

概述了自蔓延高温合成(SHS)的基本原理,总结了SHS技术制备复合材料的优点.从金属基复合材料、梯度功能材料和陶瓷内衬复合钢管3个方面,综述了SHS技术在复合材料中的应用,并指出该技术在制备上述3类复合材料方面的研究方向.     

静态、铝热自蔓延高温合成(SHS)陶瓷涂层的组织结构研究

本文研究了静态、铝热SHS钢管内表面不同组成陶瓷涂层的组织结构和孔隙分布，并分析了其形成条件和绝热温度。     

SHS－铸造法制备Ni－Si金属间化合物的研究

自蔓延高温合成技术（ＳＨＳ）是一种新型的材料合成工艺。本文采用先进的ＳＨＳ－铸造法进行了Ｎｉ－Ｓｉ金属间化合物的合成，并对该方法所制备材料的组织结构、微量Ｂ的影响及材料的耐硫酸腐蚀性能等做了较详细地研究。     

工艺参数对SHS-铸造钢基表面TiC-Fe梯度复合涂层结构的影响

将自蔓延高温合成(SHS)技术与铸造工艺结合起来，制备了铸造钢基表面TiC—Fe梯度复合材料，研究了钢液的浇注温度、TiC—Fe预制块的组成及其相对密实度等工艺参数对梯度复合涂层结构的影响。结果表明：在保证预制块能被浇注的钢液直接点燃的条件下，适当提高钢液的浇注温度、降低预制块的密实度均有利于梯度复合涂层的形成；而且在预制块中掺加适量的低熔点金属稀释剂不仅可降低合成TiC颗粒的尺寸，而且也有利于梯度复合涂层的形成。梯度复合涂层的形成与钢液向预制块中的渗透、预制块中Fe和低熔点稀释剂的熔化以及合成的TiC颗粒向钢液中的扩散等作用有关。     

离心SHS陶瓷衬管温度场数值模拟

建立了离心ＳＨＳ陶瓷衬管系统传热过程的数学模型，考虑到材料热物性参数随温度的变化，用有限差分法模拟了陶瓷衬管的温度场，结果与实际情况较为吻合。根据模拟结果简要探讨了陶瓷层裂纹成因，重点研究了料管比和涂料厚度的影响。模拟和试验结果表明，欲减少陶瓷裂纹形成，必须严格控制工艺参数，尤其是料管比和涂料厚度。     

AZ31B镁合金表面SHS反应热喷涂复相陶瓷涂层的制备及性能

采用SHS反应火焰喷涂技术,把Al-TiO2-B2O3铝热反应剂引入喷涂材料中,采用机械球磨和聚乙烯醇(PVA)造粒制成喷涂复合粉末,在镁合金AZ31B表面制备Al2O3基复相陶瓷涂层.利用XRD和SEM分析了喷涂复合粉末和复合陶瓷涂层的组成及形貌,并对涂层的热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性进行测试.结果表明:复合粉末经12 h球磨后发生铝热反应,粉末呈球形及少量片状,造粒后形成相互包覆的球形结构.涂层中生成TiB2、MgAl2O4等新相.该复合涂层熔化较充分,涂层与基体结合紧密,界面处Mg元素有扩散.复合涂层热震次数可达45次,清漆封孔后,孔隙率为0%,致密性很好,最大显微硬度值达1224 HV0.1,耐磨性比镁合金基体提高8倍以上.涂层热震性能、致密性、显微硬度和耐磨性明显优于普通热喷涂陶瓷涂层.     

高温自蔓延合成复合涂层的研究现状

高温自蔓延合成技术因其节约能源、生产效率高、投资少、产品纯度高等特点,已用于制备特种性能陶瓷,是一种潜在的制备高性能涂层的方法 .介绍了由传统高温自蔓延合成技术延伸发展起来的自蔓延铸造涂层技术、自蔓延气相传输涂层技术、自蔓延烧结涂层技术和自蔓延反应喷涂涂层技术,重点分析了各种自蔓延合成涂层技术的基本原理、工艺特点、涂层特点、应用情况、研究现状及存在的主要问题.针对自蔓延合成涂层技术存在的问题,如孔隙率高(一般达5%~20%)、结合强度差(低于50 MPa)、反应速度快、过程难以控制等,提出了高温自蔓延合成复合涂层技术的研究方向:优化反应体系组分设计,设法避免低气化点反应生成相的形成,减轻自蔓延合成反应过程中的飞溅;加入添加剂延长液态停留时间和增强液相流动性;选择反应生成相与相之间以及生成相与基体金属都具有良好润湿性的反应体系;优化涂层结构设计,设计复合结构和梯度结构的涂层体系,提高涂层与金属基体的结合质量.     

基于SHS技术制备Al-Ti-C晶粒细化剂的研究

开发了一种制备Al-Ti-C晶粒细化剂的新方法--自蔓延高温合成法(SHS).分别采用直接SHS工艺和铝液中的SHS工艺制备出了所需的晶粒细化剂,结果表明:用SHS工艺直接合成的细化剂由Al和亚微米TiC粒子组成,而铝液中燃烧合成的细化剂则由Al、块状Al3Ti和粒状TiC组成.上述两种工艺制备的细化剂对工业纯铝均有良好的晶粒细化效果,但比较而言,铝液中的SHS工艺更适合细化剂的低成本制备.     

自蔓延高温合成法制备粉体的研究进展

概述了自蔓延高温合成的基本原理以及自蔓延高温合成法制备粉体的工艺流程;综述了自蔓延高温合成法在制备氮化物、碳化物、硼化物、复合粉体和铁氧体粉体的研究进展,并指出采用该法制备粉体的研究方向。     

平面Fe基体TiC/Fe金属陶瓷涂层自蔓延高温合成与耐磨性研究

通过自蔓延高温合成结合准热等静压技术制备TiC/Fe基金属陶瓷。采用球-盘接触形式进行材料的耐磨试验。研究TiC/Fe基金属陶瓷材料微观组织和相结构,重点探讨其磨损特性。结果表明:TiC/Fe基金属陶瓷具有优良耐磨性,在干摩擦条件下,载荷为30N,磨损时间为40min,材料几乎没有质量损失,其磨损机制主要为粘着磨损、磨粒磨损和硬质相剥落。     

燃烧反应合成Al-Fe基吸声材料

采用燃烧反应合成的方法制备了多孔Al-Fe基吸声材料。通过扫描电镜及X射线衍射对样品进行了表征,并使用驻波管法测其吸声系数。实验结果表明:Al-Fe吸声材料的孔隙率及吸声系数随着添加造孔剂(NaCl或无水K2CO3)含量的增加而增大;造孔剂为无水NaCl的Al-Fe吸声材料,其吸声性能高于造孔剂为K2CO3的Al-Fe吸声材料;反应后样品中没有Al、Fe单质残留,完全形成了Al-Fe金属间化合物。超声清洗后NaCl、无水K2CO3均充分溶解。     

废旧阴极射线管玻璃高温自蔓延处理技术

将高温自蔓延反应原理应用于废旧阴极射线管(CRT)的处理,采用镁和氧化铁作为热剂,研究了废弃CRT玻璃高温自蔓延烧结合成玻璃陶瓷的可行性,考察了Fe_2O_3-Mg-CRT玻璃自蔓延体系的反应特性,探索了不同物料配比时燃烧波的传播规律.结果表明,系统维持自蔓延的CRT玻璃最大加入量为70%(质量分数,下同);燃烧波传播速率为0.5～6.5 mm/s,温度为1000～2000 ℃;两者均随CRT玻璃的加入量增加而呈线性降低.高温自蔓延合成样品主要构成相为玻璃陶瓷,可以实现铅的有效固定,处理后样品中铅的环境浸出率远小于相关国内和国际环境标准.     

全世界的海绵钛与矿石中的二氧化钛产量

综述了自蔓延高温合成碳化钛粉末的研究成果，包括热点火。燃烧反应动力学，工艺过程，碳钛相互作用机理及实验方法等。并指出了其发展趋势。     

高纯MoSi2粉体的高温自蔓延燃烧合成

以Mo粉和Si粉为原料,以NH4Cl为添加剂,通过自蔓延高温燃烧合成(SHS)的方法制备了高纯度的MoSi2材料.化学分析、荧光半定量分析和感应耦合等离子光谱仪(ICP-AES)分析结果表明,添加剂NH4Cl的加入能够对自蔓延燃烧合成的MoSi2粉体起到明显的净化效果.并通过XRD和SEM对燃烧合成产物的物相组成和形貌进行了分析,发现NH4Cl的加入对合成产物的物相组成没有明显影响,但可以大大降低合成产物的晶粒尺寸和团聚程度.     

陶瓷/金属的自蔓延高温合成焊接研究现状

陶瓷与金属是两类组织结构及物化性质相差悬殊的材料 ,将两者接合在一起 ,必将成为一种具有较大应用潜力的新型结构材料。本文在对陶瓷与金属的性能进行比较的基础上 ,阐述了自蔓延高温合成焊接陶瓷 /金属的特点 ,并综述了自蔓延高温合成焊接陶瓷 /金属的研究现状     

Deposition of Titanium-Base Binary Coatings by the Method of Self-Propagating High-Temperature Synthesis

A vapor-phase SHS method for depositing complex titanium coatings in the thermal self-ignition mode on iron and carbon steels of grades 20, 45, and U8 is considered. A tentative scheme for formation of the coatings is suggested. The thickness of the coating is shown experimentally to depend on the parameters of the process (the temperature and time of the isothermal hold). Results of microscopic and x-ray diffraction analysis of the structure and the phase composition and of measurement of the microhardness are presented. The effect of the composition of reaction mixtures on the density and porosity of the coatings is analyzed. Comparative data on the corrosion resistance of specimens with titanium- and silicon-bearing SHS coatings and similar coatings obtained by conventional chemicothermal treatment are presented.     

TiC-Ti复合材料自蔓延高温合成中的组织转变

用燃烧波淬熄法研究了TiC-Ti金属陶瓷自蔓延高温合成（SHS法）中的组织转变和反应机理。淬熄试样中保留了未反应区、反应区及已反应区。用扫描电子显微镜观察了燃烧反应中的显微组织转变过程，用能谱仪分析了各微区的成分变化，测量了燃烧温度Tc，并用XRD分析了反应产物的相组成。实验结果表明：TiC-Ti复合材料的自蔓延高温合成机理可以用溶解-析出机制来描述：Ti首先部分熔化，C溶解在Ti液中，并和Ti发生反应生成TiCx，随着温度的升高，TiCx熔化，形成Ti-C熔体，在降温过程中，细小的TiC大量从Ti-C熔体中析出并聚集，最终形成TiC增强Ti基复合材料。     

TiC-Cu复合材料自蔓延高温合成中的显微结构演变

用燃烧波前沿淬熄法研究了自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的显微结构演变,用扫描电子显微镜(SEM)观察了燃烧反应中原始粉、反应区和产物区的显微结构,用能谱仪(EDX)分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度Tc,并用XRD分析了反应产物的相组成.结果表明,自蔓延高温合成(SHS)TiC-Cu复合材料的机理为溶解-析出机制.铜粉与钛粉的固态扩散导致低熔点Ti-Cu熔液形成,Ti、Cu、C粉粒逐渐向Ti-Cu熔液中溶解,当Ti-Cu-C熔液中的Ti和C浓度饱和时,从中析出TiC颗粒,同时形成粘结TiC颗粒的Cu基体.     

MoSi2—WSi2复合体系的自蔓延燃烧合成

自蔓延燃烧合成法制备了ＭｏＳｉ２－ＷＳｉ２ 事粉体,并对合成产物进行了Ｘ射线衍射分析。研究表明,通过自蔓延燃烧合成反应既可实现ＭｏＳｉ２与ＷＳｉ２的复合,又可通过调整尖物Ｍｏ,Ｗ,Ｓｕｉ的比例,在ＭｏＳｉ２中引入ＷＳｉ２的同时还能引入足够量的Ｍｏ５Ｓｉ３－Ｗ５Ｓｉ３相。Ｗ量的境加使体系的绝热温度降低,对自蔓延燃烧合成反应产生影响,研究还表明ＭｏＳｉ２－ＷＳｉ２和Ｍｏ５Ｓｉ３－Ｗ５Ｓｉ３均以固溶体的