自蔓延高溫合成新技術(shù)及應(yīng)用
自蔓延高溫合成(SHS)也稱為燃燒合成,是利用化學(xué)反應(yīng)自身放熱來制備材料的新技術(shù),具有能耗低、工藝及設(shè)備簡單,產(chǎn)品純度高等特點。SHS廣泛應(yīng)用于制備陶瓷、金屬間化合物、金屬陶瓷、梯度材料和復(fù)合材料等材料。并且SHS技術(shù)與傳統(tǒng)技術(shù)結(jié)合形成SHS制粉、SHS燒結(jié)、SHS加壓致密化、SHS冶金、SHS焊接和SHS涂層等新方向。其應(yīng)用范圍涉及工業(yè)及軍用等諸多領(lǐng)域。本項目主要涉及以下四個方面:1.SHS制備陶瓷復(fù)合鋼管方面:利用高放熱的鋁熱反應(yīng)體系,在離心力或重力作用下使熔融反應(yīng)產(chǎn)物中比重不同的相分離,使比重小的陶瓷相凝固在鋼管表面形成陶瓷襯層。SHS陶瓷復(fù)合鋼管具有耐磨、耐蝕、抗熱沖擊和抗機(jī)械沖擊等綜合性能,可廣泛應(yīng)用于化工、電力、石油、煉鋁和冶金等行業(yè),輸送電廠煤粉、灰渣、腐蝕介質(zhì)、鋁液、礦山礦粉、尾礦和回填料,以及高酸性、高堿性、高硬度或高溫物質(zhì)的輸送。2. SHS制粉方面:采用SHS技術(shù)制備硅化物和硼化物粉末,通過控制原料狀態(tài)、以及合成后的冷卻過程,獲得均一物相高純度的所需硅化物和硼化物粉。應(yīng)用于耐高溫的防氧化涂層,例如姿控發(fā)動機(jī)防護(hù)涂層,可明顯提高發(fā)動機(jī)的性能。3.SHS制備鈦鎳多孔合金:多孔鈦鎳合金強(qiáng)度高、密度低、耐腐蝕性強(qiáng),彈性模量與人骨彈性模量接近,生物相容性好,生物界面結(jié)合牢固,能被組織固定,是理想的生物醫(yī)學(xué)植入材料,在臨床各科和醫(yī)療器械等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。采用注射成形或注凝成形可以成形復(fù)雜的骨骼形狀,脫脂預(yù)燒后,再預(yù)熱點火燃燒合成多孔鈦鎳多孔合金,其孔隙度高、孔隙大小及分布均勻、連通性好。4.SHS處理放射性核廢料方面:放射性廢料制約核能的和平開發(fā)利用。采用SHS直接固化放射性廢物的固化效率高、工藝及設(shè)備簡單,且可有效避免核廢物二次污染,易實現(xiàn)規(guī)模生產(chǎn),具有明顯優(yōu)勢。該成果已通過部級鑒定,整體技術(shù)達(dá)國際先進(jìn)水平,并榮獲教育部科技進(jìn)步二等獎。
北京科技大學(xué)
2021-04-11