材料合成新工艺—自蔓延高温合成法

一、自蔓延高温合成法的形成与发展自蔓延高温合成(Self-propagatingHigh-Temperature Synthesis)法(简称SHS)是一种材料合成新工艺,对于生产工程陶瓷、金属间化合物、功能梯度材料和其他先进材料具有重大意义,因此近年来日益引起人们的重视。 SHS是一种伴随化合物生成的高度放热反应,反应产生的热足以使反应持续进行。当在空气或惰性气氛中点燃压实的粉末物料时,燃烧引发     

自蔓延高温合成技术及发展

本文简述了自蔓延高温合成的发展历史,最新成就和各种技术。主要介绍了化合物和复杂化合物粉的合成,烧结,热致密化,铸造和离心铸造,焊接、涂层以及燃烧波和燃烧机制方面的理论研究。     

自蔓延高温合成过程中蔓延波的特征

本文概述了材料的自蔓延高温合成（ＳＨＳ）的主要概念，并详细介绍ＳＨＳ过程中蔓延波的特征。根据温度分布及产物转化过程，蔓延波可分为四类：（１）具有很窄的反应区，在这个区域反应物迅速转变为产物；（２）具有较宽的反应区，反应过程强烈地受动力学控制；（３）在ＳＨＳ过程中具有相变发生；（４）在生成最终产物之前有中间化合物生成。     

自蔓延高温合成技术在铸造领域中的应用

通过介绍自蔓延高温合成技术的技术特点 ,分析了自蔓延高温合成技术在现代铸造领域的应用 ,阐述了SHS陶瓷内衬复合钢管制造技术、SHS熔铸技术、SHS熔铸涂层技术、SHS反应铸造技术、SHS反应铸渗涂层技术的原理、特点和应用条件 ,并展望了SHS铸造技术的发展趋势     

TiC—Fe金属陶瓷的自蔓延高温合成

采用自蔓延高温合成技术制备ＴｉＣ－Ｆｅ金属陶瓷，研究了铁粉数量及其尺寸对燃烧温度，燃烧速率及产物显微组织的影响，利用燃烧反应后立即加压的方法得到了有细小ＴｉＣ粒子的高致密度试样。     

自蔓延高温合成新型碳化钛磨料

采用自蔓延高温合成技术制备碳化钛磨料.考察了合成过程中钛粉粒度、C与Ti摩尔比率、稀释剂添加量、初始样品密度对燃烧温度、燃烧速率及产物化学组成的影响,测试和比较了碳化钛和其他磨料的研磨性能,并通过SEM分析了碳化钛、金刚石颗粒及相应被磨工件的表面形貌.结果表明:碳化钛的研磨能力可与人造金刚石相媲美,大大超过氧化铝、碳化硼和碳化硅.而碳化钛的高研磨能力是由颗粒的强切削力所致,人造金刚石则由颗粒的高硬度所致.     

Al／TiO2自蔓延高温合成反应的研究

研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温合成反应中反应物原始状态对燃烧过程中燃烧温度、燃烧速率和燃烧稳定性的影响．同时重点研究了Ａｌ／ＴｉＯ２自蔓延高温化学反应的反应机理，初步建立了其反应模型．     

TiAl自蔓延高温合成反应的机理

用燃烧波淬熄法研究了大颗粒Ti粉和Al粉制备TiAl金属间化合物的自蔓延高温合成反应机理.通过电镜观察和能谱分析发现:反应过程可用毛细铺展 界面反应机制解释.熔融的Al在整个反应过程中起着主要作用,首先熔融的Al液通过Ti粉间的毛细管作用以薄膜的形式铺展在Ti粉表面,并在接触面生成TiAl3.反应放出的热量有利于加速反应的进行,促使TiAl3与Ti进一步反应生成TiAl.但是生成的TiAl3层阻碍了Al液与Ti粉的接触,制约了反应的进行.最后,在试样中可以同时看到完全反应的Ti粉和未完全反应的Ti粉.     

自蔓延高温合成及其复合材料新工艺的研究

由自蔓延高温合成技术制取的材料普遍具有孔隙率大的特点，而把ＳＨＳ工艺和熔融金属渗入技术结合可以制得致密度高的复合材料，复合材料性能测试结果表明，硬度提高了４４ＨＢ，相对耐磨性提高了８２％。     

三维打印成形粉末的均匀试验设计研究

利用带限制的混料均匀方法对三维打印成形的粉末配方进行试验设计.对试验数据进行多元非线性回归分析,验证了石膏基粉末中各个成分对三维打印成形制件的影响规律.结果表明,粉末中石膏含量是影响制件密度的关键因素,而聚乙烯醇则可以显著提高制件的表面质量,减小尺寸变形量,白碳黑和聚乙烯醇的交互作用对制件密度和尺寸变形量也有一定的影响.     

应用配方均匀设计确定粉煤灰/生物质生物陶粒的最佳配比

采用均匀设计法确定有限制的配方方案设计,应用DPS(Data Processing System)统计软件对试验数据回归分析及优化,得到了烧结生物陶粒的最佳配方为:粉煤灰/生物质/石膏/粘土=0.64 688/0.32 030/0.02090/0.01 192.在保证强度的前提下,以比表面积和孔隙率作为生物陶粒的主要性能指标.最佳配方下所得陶粒的比表面积为6.26 m2/g,孔隙率为79.53%.     

均匀设计在调优试验设计中的应用

本文提出了在调优试验设计中用均匀设计代替2－水平正交设计的思想及方法。以一仿真例子说明了具体的应用步骤。仿真模拟结果表明均匀设计的应用可以使调优试验设计原有的局限得到了突破。     

应用均匀设计研究低分子量聚丙烯酰胺的合成工艺

低分子量丙烯酰胺 -丙烯酸共聚物作为一种新型造纸干强剂日益受到造纸工业的重视和应用 .本文采用均匀设计法对其共聚反应工艺进行研究 ,得到分子量为 1 0～ 30万的丙烯酰胺 -丙烯酸共聚物最佳工艺条件是 :引发剂温度 2 5℃、丙烯酰胺浓度 3.2 mol/L、丙烯酸浓度 0 .75 mol/L、过硫酸钾浓度 0 .0 0 0 9mol/L、亚硫酸氢钠浓度 0 .0 0 2 3mol/L、溴化铜浓度 0～ 0 .0 0 0 4 mol/L.     

均匀设计在结构优化中的应用初探

在有约束的结构优化设计问题中引进均匀设计方法,并对其进行一定的改进,提出了余表的构想,同时用均匀设计的思想优化体积约束条件下受均布横向荷载作用的变厚度方板的刚度问题.结果表明,与同条件下的均厚度板相比,受均布横向荷载作用的四边简支方板最大挠度值降低了44.66%,四边固支方板最大挠度值降低了75.63%.因此均匀设计的思想可用于结构优化设计.     

均匀设计法优选八珍汤总苷类部位的提取工艺

采用均匀设计方法优选八珍汤总苷类部位的提取工艺,以提取物中芍药苷、人参皂苷和总苷、总皂苷的提取率为指标,考察乙醇浓度、液固比、提取时间、提取次数等因素对目标成分的影响.最佳的工艺条件为:乙醇质量分数72%,溶剂用量14倍量,提取2次,每次60 min.在该工艺条件下,得膏率为38.22%;芍药苷和人参皂苷的含量为2.250 0、0.788 4 mg/g;总苷(以芍药苷计)的含量为51.178 2 mg/g;总皂苷(以人参皂苷Re计)的含量为145.910 8 mg/g.说明均匀设计法是优化多因素与多水平实验的有利工具.     

自蔓延法制备金属复合管内衬层组织性能的研究

在离心力的作用下，采用自蔓延高温合技术制备复合金属管，研究添加剂对内衬层致密度显微结构和显微硬度的影响。通过增加离心力或添加能延长熔融期的添加剂，可改善内衬层的致密度，减少气孔。     

均匀设计法在镍系催化SBS加氢体系中的应用

用环烷酸镍(Ni)/三异丁基铝 (Al)催化剂对SBS进行溶液均相加氢反应。研究了SBS质量分数、环烷酸镍质量分数、n_Al/n_Ni、反应氢气压力、反应温度等工艺条件对SBS加氢度的影响。同时利用均匀设计法模拟并验证了优化的工艺条件：SBS质量浓度为80g/L、环烷酸镍的质量分数为 0.167%、n_Al/n_Ni为6、氢气压力为2.5MPa、反应温度为45℃、反应时间为135min。优化工艺参数下的SEBS用溴碘法测其加氢度，用紫外光谱法测苯乙烯的变化量，结果表明碳碳双键加氢度达到97.1%，而苯环加氢度为3.1% ,说明了该催化剂具有高活性和高选择性。     

可能速度及其在公路线形设计中的应用方法

根据汽车在公路上行驶的特性和公路线形设计的要求,研究了以设计速度作为依据的公路线形设计方法,发现各技术指标取值不合理、相互组合不协调,易发生交通事故等问题。提出可能速度的概念及在公路线形设计的应用方法,可以有效地检查和评价公路线形设计成果,作为公路几何设计技术指标取值的依据。     

基于均匀设计思想的结构优化方法

为了寻求新的优化设计方法,引进了均匀设计--一种仅考虑试验点在试验范围内均匀散布的试验设计方法.对均匀设计表进行了一定的改进,提出了余表的构想.余表提供了优化过程中可能的迭代方向,解决了搜索方向的问题.借助配方试验设计思想提出了配方设计表的设计方案,利用此方案探讨了最佳初始迭代点的选择问题.通过算例考察了体积约束条件下两端简支和两端固支轴向受压柱的屈曲优化问题,给出了优化后柱体的形状.结果表明,均匀设计思想可以用于结构优化设计问题.