自蔓延高温合成技术的发展与应用
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燃烧合成焊接技术浅探韩文君朱晓刚(装甲兵技术学院,辽宁葫芦岛130117)应屉挝筮嘣i要]燃烧合成焊接是利用燃烧合成反应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。
作为一门交叉学科,因其独特的优越№而吸引着各国学者进行研究。
巨键词]燃烧合成;燃:晓合成焊接;燃烧型焊条燃烧合成(com bus t i onsynt hes i s,缩写为C S)也称自蔓延高温合成技术,它是利用化学反应自身放热制备(合成)材料的技术。
自1967年,前苏联科学院化学物理研究所宏观动力学研究室的B orovi n—sk aya、S k i r o和M e rz ha nov等人发现“固体火焰”,并从燃烧学的角度进行了深入的研究,提出了“自蔓延高温合成”概念,简称为S H S。
由于燃烧合成技术颇受物理学、化学、数学、化学工程、j台金学和材料科学与工程领域的工作者的重视,无论是在理论方面还是在应用方面,都得到广泛的研究和迅速发展。
M e rz hanov根据工艺、目的不同将燃烧合成技术的研究分为6个方向:C S直接制备粉料、C S烧结、C S致密化、C S冶金、C S焊接和C S涂层。
1燃烧合成焊接的概念及分类11燃烧合成焊接的概念燃烧合成焊接是利用燃烧合成反应的放热及其产物来焊接受焊母材的技术。
即以反应放出的热为高温热源,以燃烧合成产物为焊料,在焊接件间形成牢固连接的过程,是燃烧合成技术的重要分支之一。
12燃烧合成焊接的分类根据不同的分类标准,燃烧合成焊接有不同的分类方法。
根据焊接母材来源不同,燃烧合成焊接可分为一次焊接和二次焊接。
一次焊接是指焊接的母材或部件是在焊接过程中原位合成的焊接工艺,即在焊接过程中通过燃烧合成反应得到的生成物既是焊料也是基体的焊接工艺,而二次焊接则是指焊接现在的母材或部件的工艺,也即被焊接母材在焊接前已经制备好,通过焊料的燃烧合成反应来将其焊接在一下的工艺。
根据焊接过程有无液相出现,可分为燃烧合成焊接和燃烧合成连接。
自蔓延高温合成生产工艺流程下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成,希望大家下载以后,能够帮助大家解决实际的问题。
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自蔓延高温合成法名词解释
嘿,朋友们!今天咱来聊聊自蔓延高温合成法。
这玩意儿可神奇啦,就好像是化学反应里的一场奇妙冒险!
你看啊,自蔓延高温合成法就像是一个特别厉害的魔法。
普通的化学反应就像是慢慢悠悠散步,而它呢,那简直就是一路狂奔!它利用化学反应自身放出的热量,让反应像着了火一样迅速蔓延开来,呼呼地就合成出了我们想要的东西。
这就好比是一场赛跑,自蔓延高温合成法就是那个一马当先、风驰电掣的选手,一下子就冲到了终点,把其他的方法都甩在了身后。
而且它还特别高效,不需要太多额外的能量输入,自己就能热热闹闹地搞起来。
咱想象一下,一堆材料放在那儿,然后“轰”的一下,反应就开始了,那场面多壮观呀!就像放烟花一样,瞬间绽放出绚丽的成果。
它能合成出各种各样的材料呢,从陶瓷到金属间化合物,啥都能搞定。
这可真是个万能的宝贝呀!而且呀,它的成本有时候还比较低呢,这可给我们省了不少钱。
比如说,我们要做一个特别的陶瓷零件,用其他方法可能得费好大的劲,还不一定能做好。
但用自蔓延高温合成法,嘿,说不定一下子就成功了!这不是很厉害吗?
它的应用范围也特别广,在材料科学领域那可是大显身手。
科研人员们可喜欢它啦,就像找到了一个宝贝工具。
总之呢,自蔓延高温合成法就像是化学反应世界里的一颗闪亮明星,给我们带来了很多惊喜和便利。
它让我们看到了科技的魅力,也让我们对未来的材料发展充满了期待。
不用它,那不是太可惜了吗?所以呀,大家可得好好了解了解它,说不定哪天就能派上大用场呢!。
Sialon陶瓷一Sialon陶瓷概述Sialon是Si、Al、O、N四种元素的合成词,音译为“塞隆”。
Sialon(塞隆)陶瓷,是由硅(Si)、铝(Al)、氧(O)、氮(N)组成的化合物,它是Si3N4中的Si和N被Al或(Al+M)(M为金属离子)以及O置换所形成的一大类固溶体的总称。
1972 年赛隆( SiAlON) 首先由英国的Jack、Wilson和日本的小山阳一几乎同时发现。
他们在对氮化硅陶瓷各种添加剂的研究中最早发现了金属氧化物在金属氮化物中的固溶体,即在SiO2-Al2O3系统中发现了Si3N4的固溶体,进而有效地促进了烧结,从而发现了这种新的无机非金属材料——Sialon(赛隆)。
Sialon陶瓷的主要类别有β’-Sialon、α’-Sialon、O’-Sialon三种,尤以前两种最为常见。
除此以外,由于铝和氧的固溶状态不同,Sialon还有x型和AIN多型体等晶体类型。
二Sialon陶瓷结构S i3N4-A l2O3-A lN -S iO2系统相图Sialon的晶体构型与Si3N4相类似。
理想的Si3N4结构是三个[SiN4]四面体共角形成空间骨架,具有两种晶型:α型和β型。
在Si-Al-O-N四元系统中,由于阳离子M (Si4+、Al3+)与阴离子X(N、O)的比例不同,形成的固溶体也不同,由相应相图可知,在该Si-Al-O-N四元系中存在β’-Sialon、α’-Sialon、O’-Sialon、X-Sialon和AlN多型体(8H、12H、15R、21R、27R等)。
α’-Sialon是以α-Si3N4为基的固溶体,它是在α-Si3N4的结构中Si-N键被数量不等的Al-N键和Al-O键所取代,而由此导致的电价不平衡,则由金属阳离子M的填隙来补偿,M可以是Li、Mg、Ca以及一些稀土元素等金属离子。
α’-Sialon的分子式为:M x Si l2-(m+n)Al m+n O m N16-n,式中0≤m≤12,0≤n≤16,m=Kx,x≤2,K表示填隙金属原子的化合价。
氧化铝陶瓷与金属的自蔓延焊接近年来,随着先进制造技术的发展,氧化铝陶瓷与金属的焊接技术备受关注。
自蔓延焊接作为一种新型的焊接方法,具有高效、低成本、环保等优点,得到了广泛的研究和应用。
本文将从氧化铝陶瓷与金属的特性、自蔓延焊接原理、影响因素和应用前景等方面进行探讨。
一、氧化铝陶瓷与金属的特性氧化铝陶瓷具有高硬度、抗腐蚀、耐磨损等优良性能,广泛应用于航空航天、电子通讯、医疗器械等领域。
而金属材料具有导电、导热、可塑性好等特点,是工程制造中不可或缺的材料。
由于两者性质的差异,传统的焊接方法往往难以实现氧化铝陶瓷与金属的牢固连接,这就需要一种新的焊接技术来解决这一难题。
二、自蔓延焊接原理自蔓延焊接是一种燃烧合成技术,利用金属化合物在高温下与基体金属发生化学反应,形成金属间化合物,从而实现焊接的过程。
在自蔓延焊接过程中,金属化合物的传播速度快,能够在短时间内覆盖整个焊接界面,形成均匀、致密的连接。
这种焊接方法不需要外加压力和保护气氛,使得焊接过程更加简单和节能。
三、自蔓延焊接影响因素1. 温度:焊接温度是自蔓延焊接的重要参数,过高或过低的温度都会影响焊接质量,需要在一定的温度范围内进行控制。
2. 压力:焊接压力能够促进金属化合物在焊接界面上的扩散和扩展,对焊接质量有着重要的影响。
3. 化合物选择:合适的金属化合物能够提高焊接界面的反应活性和扩散速度,从而影响焊接质量。
四、自蔓延焊接在氧化铝陶瓷与金属的应用前景自蔓延焊接技术已经在航空航天、电子通讯、医疗器械等领域得到了广泛的应用。
在航空航天领域,氧化铝陶瓷与金属的连接是关键的技术难题,自蔓延焊接技术的出现填补了这一空白,为航空航天器件的制造提供了新的可能性。
在电子通讯领域,自蔓延焊接技术能够实现高频导电器件和射频微波器件的可靠连接,提高了器件的性能和稳定性。
在医疗器械领域,自蔓延焊接技术能够实现生物陶瓷与金属的高强度连接,为医疗器械的制造提供了更多的选择。
自蔓延高温合成氮化硅多孔陶瓷的研究进展张叶;曾宇平【期刊名称】《无机材料学报》【年(卷),期】2022(37)8【摘要】多孔氮化硅陶瓷兼具有高气孔率和陶瓷的优异性能,在吸声减震、过滤等领域具有非常广泛的应用。
然而,目前常规的制备方法如气压/常压烧结、反应烧结-重烧结以及碳热还原烧结存在烧结时间长、能耗高、设备要求高等不足,导致多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的制备成本居高不下。
因此,探索新的快速、低成本的制备方法具有重要意义。
近年来,采用自蔓延高温合成法直接制备多孔氮化硅陶瓷展现出巨大潜力,其可以利用Si粉氮化的剧烈放热同时完成多孔氮化硅陶瓷的烧结。
本文综述了自蔓延反应的引发以及所制备多孔氮化硅陶瓷的微观形貌、力学性能和可靠性。
通过组分设计和工艺优化,可以制备得到氮化完全、晶粒发育良好、力学性能与可靠性优异的多孔氮化硅陶瓷。
此外还综述了自蔓延合成多孔Si_(3)N_(4)陶瓷晶界相性质与高温力学性能之间的关系,最后展望了自蔓延高温合成多孔Si_(3)N_(4)陶瓷的发展方向。
【总页数】12页(P853-864)【作者】张叶;曾宇平【作者单位】中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷和超微结构国家重点实验室;中国科学院大学材料科学与光电工程中心【正文语种】中文【中图分类】TQ174【相关文献】1.自蔓延高温合成法合成金属陶瓷功能梯度材料研究进展2.自蔓延高温合成Al2O3-TiO—TiO2复相多孔陶瓷3.自蔓延高温合成Al2O3-TiB2多孔陶瓷4.自蔓延高温合成陶瓷内衬复合管的研究进展5.自蔓延高温合成多孔陶瓷(Al_2O_3-TiB_2)的研究因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
燃烧合成(combustion synthesis,简称CS)又称为自蔓延燃烧合成,是一种利用化学反应的自身放热使反应持续进行的合成方法。
该方法的历史可以追溯到前苏联科学家对火箭固体推进剂燃烧问题的探讨。
早在1967年,Merzhanov和Borovinskaya在研究Ti-B混合粉坯时就发现自蔓延燃烧现象,并提出自蔓延高温合成(self-propagating high- temperature synthesis,简称SHS)的概念[104]。
SHS 最大的特点是合成反应的自发热和自维持,在合成过程中不需要外部能源供给[104,105]。
采用SHS工艺可以合成陶瓷材料、金属基与陶瓷基复合材料、金属间化合物、梯度材料、高温超导等高技术结构材料与功能材料[106,107]。
此项新的合成技术一出现就受到各国的重视并列入各国高技术材料发展的规划中。
然而,SHS技术工艺可控性较差。
同时,由于燃烧温度一般高于2000 °C,合成的粉末粒度大,难以满足小粒径、大表面粉体材料合成的要求。
因此,研究人员将SHS技术与湿化学方法相结合,发展出了低温燃烧合成(1ow-temperature combustion synthesis,LCS)新技术。
相对于SHS工艺,LCS工艺中的燃烧温度大为降低,从而避免了产物的严重烧结。
LCS技术具有以下特点:(1) 起燃温度低,一般在120-350 °C。
(2) 反应自维持,合成时间短;(3) 反应产生的大量气体使产物具有疏松多孔的微观形貌;(4) 保留湿化学方法的优点,化学计量比准确,各组分间能达到分子或原子级均匀度;(5) 产物的烧成温度比传统固相反应有较大降低;(6) 合成所需设备简单,原材料成本低。
因此,LCS技术被广泛应用于各种氧化物粉体[108-112],尤其是复合氧化物粉体材料的制备,例如各种固体氧化物燃料电池材料,BaTiO3、SrTiO3电子陶瓷,YBCO系高温超导体及多种其它功能陶瓷材料[113-116]。