燃烧合成法三学习教案

1、会计学1燃烧燃烧(rnsho)合成法三合成法三第一页，共60页。 原材料 准备(zhnbi)工序 合成(hchng) 产品(chnpn)加工 最终产物 副产物利用金属、非金属氧化物粉末，反应或惰性气体，添加剂干燥，粉碎，过筛，配料，混合，成型封闭或不封闭反应器粉碎，球磨，化学处理，分级粉末，单晶，团聚或复合体图4-1 SHS粉末的工艺流程第1页/共60页第二页，共60页。第2页/共60页第三页，共60页。(zhnkng)，用钨丝通电点燃反应物，合成过程中排除多余气体，合成后继续抽真空(zhnkng)，起辅助净化作用。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末图5-2第3页/共60

2、页第四页，共60页。T=2514K。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末第4页/共60页第五页，共60页。第四章第四章 燃烧法合成燃烧法合成(hchng)粉末粉末第5页/共60页第六页，共60页。第6页/共60页第七页，共60页。第四章第四章 燃烧法合成燃烧法合成(hchng)粉末粉末第7页/共60页第八页，共60页。第8页/共60页第九页，共60页。43置于自制的燃烧合成反应釜中，充以不同压力的氮气，用钨丝通电点燃第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末第9页/共60页第十页，共60页。24124234242234334245()()()()nxxnnSi

3、C FSiFCQSiFC FNSi NC FQmnSiNSi NQSi NCSiCNQSiCSiCQ 反应(fnyng)机理第四章第四章 燃烧法合成燃烧法合成(hchng)粉末粉末第10页/共60页第十一页，共60页。第11页/共60页第十二页，共60页。度降到了1050。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末第12页/共60页第十三页，共60页。第13页/共60页第十四页，共60页。第14页/共60页第十五页，共60页。第四章第四章 燃烧法合成燃烧法合成(hchng)粉末粉末4.3 Si3N4粉体的合成(hchng)以粒径为3m的硅粉，硅粉：NaN3=9：4，混合料压成料坯

4、，顶部以Ti+1.5B为点火剂，在510MPa氮气压下燃烧(rnsho)反应，获得98%100% -Si3N4粉，反应式为：3349434SiNaNSi NNa或是用卤化氨作为添加剂合成-Si3N4粉，在4-30MPa氮气中燃烧，获得88%左右的-Si3N4粉，其作用有：1）作为稀释剂，降低燃烧温度；2）气化后与硅反应，生成有利于形成-Si3N4的中间产物。第15页/共60页第十六页，共60页。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末43424334234212( )( /3)( /3)()xynNHClNH H ClSiH ClSiClHSiClNHSiNH ClnxSiny

5、NnyNHSi NH其中(qzhng)间产物为：当在其中2%NH4Cl和1%Al时可获得(hud)-Si3N4纤维第16页/共60页第十七页，共60页。第四章第四章 燃烧法合成燃烧法合成(hchng)粉末粉末第17页/共60页第十八页，共60页。第18页/共60页第十九页，共60页。第19页/共60页第二十页，共60页。第20页/共60页第二十一页，共60页。(bjio)，该法合成的多相陶瓷粉末粉末均匀，粒度较细，烧结性较好，某些材料性能也有所提高。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合成粉末第21页/共60页第二十二页，共60页。第四章第四章 燃烧燃烧(rnsho)法合成粉末法合

6、成粉末23232323322322322235263103353Al BOAl OBTiOAlAlTiAl OAlTiBTiBAlAlBOTiOAl OTiB第22页/共60页第二十三页，共60页。第23页/共60页第二十四页，共60页。热爆加压法第24页/共60页第二十五页，共60页。(yl)预压30min钟后，在给定压力(yl)下点火。随着反应试样体积的收缩，弹簧减小而压力(yl)减小。图6-1第25页/共60页第二十六页，共60页。个带硅橡胶冒的金属包套中，放在高压釜内在(nizi)45MPa液体压力下点燃。图6-2第26页/共60页第二十七页，共60页。图6-3第27页/共60页第二十

7、八页，共60页。第28页/共60页第二十九页，共60页。种。当压坯温度达到点燃温度Tig时，压坯就会整体发生SHS反应，即发生所谓“热爆”反应。图6-5第29页/共60页第三十页，共60页。强电流点燃反应物压坯，使之在很短的时间内达到致密。图6-6第30页/共60页第三十一页，共60页。诱发反应物压坯发生反应，便可以在较低的气压下(一般为100MPa)使材料达到近乎完全致密化。但在上述工艺操作前必须首先将反应物压坯加热到700，使玻璃包套软化。图6-7第31页/共60页第三十二页，共60页。第32页/共60页第三十三页，共60页。的排气孔，上下盖板为ZrO2隔热( r)毡的钢板。此装置不仅使反

8、应后的样品很好地保温，并可防止杂质渗入样品，而且能将反应产生的气体排出。图6-8第33页/共60页第三十四页，共60页。并可获得接近成品形状的产品，生产率高，在生成中几乎不需停机。图6-9第34页/共60页第三十五页，共60页。方向相同的脉冲电磁力以驱动金属板。当样品的一端被电热丝点燃后，利用延时器进行一定的延时后加压，延时误差小于10ms。特点是：加压速度快，能量转换率高。图6-10第35页/共60页第三十六页，共60页。第36页/共60页第三十七页，共60页。图中t1和t2等参数的最佳比值 由 试 验 确 定 ， t d 和 t p 分 别(fnbi)为燃烧烧结到压制开始之间的延迟时间和压

9、制持续时间，P为施加的压力，下标“opt”为最佳条件，td是一个重要的工艺参数。图6-11第37页/共60页第三十八页，共60页。第38页/共60页第三十九页，共60页。/( , ,)ddtTPP(1)ln(1)mPabT 第39页/共60页第四十页，共60页。3431finftdP081 exp()8P DfdPfdD第40页/共60页第四十一页，共60页。第41页/共60页第四十二页，共60页。第42页/共60页第四十三页，共60页。于最内层，形成内衬陶瓷套管。图7-1第43页/共60页第四十四页，共60页。第44页/共60页第四十五页，共60页。232323233232322836225

10、3021049323928Fe OAlFeAl OkJCr OAlCrAl OkJCrOAlCrAl OkJNiOAlNiAl OkJ调整铝热剂各组元的含量(hnling)可制备18-8型奥氏体不锈钢、双相不锈钢和耐热不锈钢第45页/共60页第四十六页，共60页。1.熔体的产生不同2.离心铸造的高温熔体是在型腔外高温熔化，再注入型腔中。3.高温熔体的组成(z chn)不同4.离心铸造的高温熔体由某成分的合金构成，铝热离心法的高温熔体由比重不同两种或两种以上的材料组成(z chn)。铝热离心法的优点可制备超低碳不锈钢，避免钢中析出碳化物，因此可防止由于碳化物析出造成的晶界附近贫铬，从而提高晶间腐

11、蚀性能。第46页/共60页第四十七页，共60页。SHS-离心法制备涂层必须满足的条件a）燃烧(rnsho)产物为高温熔体；b）燃烧(rnsho)温度高于基板熔点；c）燃烧(rnsho)产品与金属基板之间产生冶金结合。其原理为图7-12第47页/共60页第四十八页，共60页。第48页/共60页第四十九页，共60页。3512411111NNNNNiijjkkmmnnijkmnABCDEAiWO3, MoO, CrO3, V2O5, CoO, NiO, FeO, TiO2等BjAl，Mg，Zr，Ti等CkC，B，N2，Si，B2O3，SiO2等DmWC，MoC，CrC，VB2，CrB2，V3N，Mo

12、Si2等EnAl2O3，MgO，ZrO2，TiO2等i, j, k, m, n反应物及产物的化学计量(jling)系数反应过程由两个阶段组成: (1) 氧化物被还原成金属(金属热还原阶段)；(2) 元素间合成化合物(合成阶段)第49页/共60页第五十页，共60页。燃烧形式随气体压力不同而发生变化，燃烧既可以稳态方式(无喷溅)，又可以非稳态方式进行。如果燃烧温度(wnd)(Tc)低于金属和还原氧化物的熔化温度(wnd)(Tm)，那么燃烧在任何压力下都以稳定方式进行，无喷溅现象(区域I)；当TcTm时，燃烧的特点决定于气体的压力，在低温下，Tc高于易挥发组元的沸腾温度(wnd)(Tbm)，燃烧以非

13、稳态进行并带有强烈的喷溅现象或以爆炸的方式进行(区域II)。在高的气压下，当TcTbm时，燃烧以稳态方式进行。区域II和区域III被一曲线分开 ， 这 一 曲 线 开 始 与Tc=Tbm相吻合，之后与之相分离。第50页/共60页第五十一页，共60页。图7-16要成功(chnggng)地进行熔铸表面涂层，应满足如下条件：可燃的SHS混合物；燃烧产物为高温熔体；燃烧温度高于基体的熔点；涂层与基体间能形成冶金结合。第51页/共60页第五十二页，共60页。a) 气相传输涂层(t cn)过程燃烧波中存在温度梯度，例如加热区与燃烧区之间存在很大的温差。在低温区，原料A、B与气体传输介质G(一般为卤素或卤化

14、物)发生反应，生成气相产物AGm和BGk，如式：(/ )( / )nmnkAm n GAGBk n GAG第52页/共60页第五十三页，共60页。气相传输涂层的基本过程：由于在燃烧(rnsho)波中存在温差，在低温处，反应原料与气相传输介质反应，形成气相化合物；随后在高温处气相产物发生分解，这样反应物就通过气相传输介质从一个地方转移到另一铬地方。图7-19第53页/共60页第五十四页，共60页。图7-20第54页/共60页第五十五页，共60页。一次焊接是指被焊接的母材或部件是在焊接过程同时原位合成的焊接工艺；二次焊接则是指焊接现存的母材或部件的工艺。第55页/共60页第五十六页，共60页。焊接

15、(hnji)时可利用反应原料(配制的梯度焊料)合成梯度材料(FGM)来焊接(hnji)异型材料，以克服母材间化学、力学和物理性能的不匹配；焊料中可以加入增强相，如增强粒子、短纤维、晶须等，以构成复合材料；在反应中产生拥有焊接(hnji)的能量，从而可以节约能源；可方便地进行一次焊接(hnji)和二次焊接(hnji)；对于某些受焊母材的焊接(hnji)，可采用与制备母材工艺相似的焊接(hnji)工艺，从而可使母材与焊料有很好的物理，化学相容性；SHS焊接(hnji)过程中的局部快速放热，可减小母材的热影响区，避免热敏感材料微观组织的破坏，利于保持母材的性能第56页/共60页第五十七页，共60页。SHS焊接(hnji)工艺图7-21第57页/共60页第五十八页，共60页。同类材料的焊接主要是指金属与金属以及(yj)陶瓷与陶瓷之间的焊接。SHS焊接用于焊接难熔金属可用如下方程式X+Y=Z式中X为第四、第五和第六副族金属元素，Y代表铝或硼、碳或硅等非金属元素，Z代表反应生成的难熔化合物和硼、碳、硅化合物或金属间化合