高分子材料的燃烧合成技术及应用

介绍燃烧合成技术的概念与发展,概述 高分子材料燃烧合成技术的特点及影响材料合成的主要因素,着重叙述了这一技术在先进材料制备中的应用。     

材料制备新技术--自蔓延高温合成

自蔓延高温合成广泛用于制备难熔高温材料及其他先进材料。本文简要介绍了自蔓延高温合成的理论基础及技术应用。     

自蔓延燃烧法材料合成技术

本文综述了自蔓延燃烧法材料合成的发展概况和基础研究,介绍了燃烧波的结构和特征,燃烧速度和转化率的方法,各种ＳＨＳ图式的边界判据。对各种ＳＨＳ技术作了简要的介绍,以及对目前ＳＨＳ研究中存在的问题和未来ＳＨＳ的研究方向作了简要的说明。     

前躯体形态对燃烧合成碳化硅纳米粉微观结构的影响

碳化硅纳米粉是基于燃烧的方法合成的,燃烧合成在还原SiO2-Mg-C系统中进行,具有不同形态和平均粒径尺寸的二氧化硅粉作为初始粉末。结果说明,甚至可以用微米级的二氧化硅来合成纳米级的碳化硅粉。然而,合成的SiC颗粒的比表面积随二氧化硅前躯体粒径的减小而增大。对燃烧波中碳化硅的形成机理也进行了讨论。     

陶瓷材料新术语诠释(十五)

自蔓延高温合成是近30年发展起来的制取高温、难熔、耐磨等类材料及制品的新技术。该技术是利用外加热源将具有高放热效应的反应物点燃,通过反应放出的热量形成自我蔓延的燃烧波,使反应持续维持。燃烧过程中产生高温(可达1500～4000℃),从而合成新的材料。这样合成的产物一般是松散的粉末,可以通过加压     

热爆SHS法制备金属陶瓷块体燃烧波蔓延方式研究

用热爆自蔓延高温合成法制备Ｗ－Ａｌ２Ｏ３金属陶瓷块体。分析了热爆ＳＨＳ反应三种燃烧波蔓延方式，引入点火剂，控制热爆ＳＨＳ反应的点火位置，进而控制燃烧波蔓延方式，为制取不同形状的样品提供了依据。     

自蔓延高温合成Mg3N2

研究了用自蔓延高温合成工艺制备碱土金属氮化物Ｍｇ３Ｎ２，研究表明燃烧反应温度与氮气压力，稀释剂含量之间存在不同于其他气－固体系的关系规律：燃烧反应最高温度随稀释剂含量增加，氮气压力降低而表现出明显升高，氮气的渗透性在自蔓延高温合成Ｍｇ３Ｎ２过程中起重要作用。     

自蔓延高温合成层状Ti3SiC2陶瓷的显微组织演变

本文采用燃烧波前沿淬熄法研究了层状Ti3SiC2陶瓷在自蔓延高温合成(SHS)过程中的显微组织转变过程。用扫描电子显微镜观察了SHS反应中其显微组织的转变过程,用能谱仪分析了各微区的成分变化,测量了燃烧温度TC,并通过XRD分析了燃烧产物的相组成。研究结果表明,层状Ti3SiC2陶瓷自蔓延高温合成(SHS)的反应机理为溶解—析出机制,Ti粉与Si粉的固态扩散导致低熔点Ti-Si溶液形成,Ti、Si、C粉粒逐渐向Ti-Si溶液中溶解,当溶液中的Ti、Si、C浓度饱和时,从中析出TiC、SiC颗粒。最后TiC和SiC与剩余的熔融Ti通过固—液反应转化生成最终产物Ti3SiC2。     

初始硅粉粒度对自蔓延高温合成氮化硅的影响

研究了平均粒度分别为２,７．８和１５．４μｍ的３种初始硅粉在氮气中的燃烧氮化规律。初始硅粉粒度越细,则在氮气中的燃烧温度高越高,燃烧滤蔓延速度越快,激活能也越低;较细的硅粉表面的硅蒸发通量大,ｐｓｉ高,易于形成延长方向与硅粉表面垂直的针状或柱状、纤维状晶体;而较粗的硅粉则易于形成氮化硅包覆层,且可以通过“包覆爆裂”机制继续进行二次氮化。较细的硅粉在氮气中的燃烧温度曲线上只出现一次燃烧峰,而较粗的硅     

SiO2/CrO3对SHS陶瓷复合钢管力学性能的影响

采用重力分离自蔓延高温合成技术,制备了陶瓷内衬复合钢管,研究了添加CrO3和SiO2对陶瓷复合钢管的压溃强度、压剪强度、陶瓷层相对密度、显微硬度的影响。结果表明：添加SiO2可以通过增加低熔点相来提高复合钢管的力学性能,以CrO3部分取代Fe2O3可以通过升高反应温度来提高复合钢管的力学性能。同时加入4％SiO2(质量分数,下同）和8％CrO3,可以获得性能优良的陶瓷内衬复合钢管。     

自蔓延高温合成Ni0.35Zn0.65Fe2O4粉体的研究

在自蔓延高温合成（ＳＨＳ）Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４铁氧体粉体的实验中,研究了铁粉含量、氧压力、原料粉体粒度和相对密度对燃烧温度、燃烧波速度的影响,以ＸＲＤ,ＴＥＭ,振动样品磁强计分别对产物的微观结构、磁性能进行了研究,制备了粒度分布均匀、磁性能优良的Ｎｉ０．３５Ｚｎ０．６５Ｆｅ２Ｏ４磁粉。     

自蔓延高温合成/快速加压法制备(TiB2+Fe)/Fe梯度材料

通过对不同Fe含量的Ti B Fe体系绝热曙度计算了试样温度有限元计算，确定了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料各层合理的厚度，并采用SHS／QP技术制备了（TiB2 Fe)/Fe梯度材料。电子探针分析表明（TiB2 Fe)/Fe梯度试样中各层间没有了明显的界面，沿厚度方向由富陶瓷相向富金属相连续转变。背散射电子像分析表明从富陶瓷侧到富金属侧，材料的显微结构也是梯度变化的。SEM分析表明，从富陶瓷层到富金属层，TiB2晶粒减小。     

自蔓延高温合成法制备Al2O3-Cr金属陶瓷

研究了稀释剂Cr2O3对Al-Cr2O3体系自蔓延高温合成（SHS）反应过程及反应产物的影响,并讨论了用自蔓延加压法制备致密的Al2O3-Cr金属陶瓷的可能性。实验结果表明：随稀释剂Cr2O3加入量的增加,Al-Cr2O3体系SHS反应温度和反应产物的孔隙度逐渐降低,激发反应所面的加热时间延长。稀释剂Cr2O3的加入能改善Al2O3与Cr之间的润湿性,避免在反应产物中出现Cr偏聚和分层现象。在一定稀释剂Cr2O3加入量下,通过采用在SHS反应结束后迅速施加－压力将可能制备出致密的Al2O3-Cr金属陶瓷。     

氮气压对自蔓延高温合成Si3N4的影响

主要研究了氮气压力对自蔓延高温合成Ｓｉ３Ｎ４的影响,并通过放气法详细地研究了β－Ｓｉ３Ｎ４的生长机理,结果表明：随着氮气压的增加和燃烧温度的提高,促进了Ｓｉ的蒸发,从而致使产物中Ｓｉ３Ｎ４的α／β相的比例增加,通过放气法实验,观察到了棒状Ｓｉ３Ｎ４以气－液－固（ＶＬＳ）机制生长的中间形态,Ｘ射线能谱分析表明β－Ｓｉ３Ｎ４以气－液－固（ＶＬＳ）机制生长所需的液相依赖于反应物中的含氧杂质,而不是金属杂     

燃烧合成Al-Cr_2O_3系隔热材料反应热力学

通过绘制反应标准自由能与反应温度的关系曲线、Al-O-N和Cr-O-N两体系叠加热力学参数状态图,结合X射线衍射、扫描电镜分析,对具有耐热高强隔热特点的燃烧合成材料的相的形成原因进行了分析。该燃烧合成材料的主要成分为Al_2O_3及(Cr,Al)_2O_3固溶体,并含有少量的AlN、Cr,Al_8O_3N_6,Cr_3P。     

MFe2O4铁氧体燃烧合成及其热处理过程中亚稳相的Mossbauer谱研究

采用燃烧合成法制备了ZnFe2O4，Ni—ZnFe2O4和MnFe2O4尖晶石型软磁铁氧体粉体。通过：Moessbauer谱对燃烧合成产物及其热处理后的物相组成进行分析。研究结果表明，燃烧合成MFe2O4(Mo为Mg^2 ，Mn^2 ，Ni^2 ，Zn^2 等)是在非平衡状态下进行的，其特点是燃烧温度高，降温速率快，因而使产物中存在部分亚稳相和中间相。燃烧合成的MnFe2O4在1100℃热处理2h后，产物中的：Fe2O3与Mn的氧化物几乎未发生反应生成尖晶石相；1200℃热处理2h的产物经空气和水中淬火后，均可得到结构较为完整的单相MnFe2O4铁氧体，但与传统固相反应法的本质区别是阳离子趋向反型分布，说明MnFe2O4的形成与周围气氛及温度有着十分重要的关系。     

硝酸锶对水热合成硬硅钙石球形团聚体的影响

硬硅钙石是一种用途广泛的保温材料，本工作以硝酸锶作为矿化剂，研究了在动态水热合成硬硅钙合成中，硝酸锶对硬硅钙石球形团聚体的影响。研究表明：在合成时添加硝酸锶，可以使水化硅酸钙（C－S－H）凝胶的ξ电位的绝对值减小，从而C－S－H胶团的凝聚长大，C－S－H凝胶粒度的增大是硬硅钙石球形团聚体增大的基础，Sr^2 进入到硬硅钙石晶体内引起其晶胞常数a和c的增大，促进硬硅钙石的纤维状晶体以及球形团聚体的长大，从而有利于得到轻质硬硅钙石材料。