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自蔓延高溫合成新技術及應用

自蔓延高溫合成（SHS）也稱為燃燒合成，是利用化學反應自身放熱來制備材料的新技術，具有能耗低、工藝及設備簡單，產品純度高等特點。SHS廣泛應用于制備陶瓷、金屬間化合物、金屬陶瓷、梯度材料和復合材料等材料。并且SHS技術與傳統技術結合形成SHS制粉、SHS燒結、SHS加壓致密化、SHS冶金、SHS焊接和SHS涂層等新方向。其應用范圍涉及工業及軍用等諸多領域。本項目主要涉及以下四個方面：1.SHS制備陶瓷復合鋼管方面：利用高放熱的鋁熱反應體系，在離心力或重力作用下使熔融反應產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陶瓷復合鋼管具有耐磨、耐蝕、抗熱沖擊和抗機械沖擊等綜合性能，可廣泛應用于化工、電力、石油、煉鋁和冶金等行業，輸送電廠煤粉、灰渣、腐蝕介質、鋁液、礦山礦粉、尾礦和回填料，以及高酸性、高堿性、高硬度或高溫物質的輸送。2. SHS制粉方面：采用SHS技術制備硅化物和硼化物粉末，通過控制原料狀態、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。應用于耐高溫的防氧化涂層，例如姿控發動機防護涂層，可明顯提高發動機的性能。3.SHS制備鈦鎳多孔合金：多孔鈦鎳合金強度高、密度低、耐腐蝕性強，彈性模量與人骨彈性模量接近，生物相容性好，生物界面結合牢固，能被組織固定，是理想的生物醫學植入材料，在臨床各科和醫療器械等方面具有廣泛的應用前景。采用注射成形或注凝成形可以成形復雜的骨骼形狀，脫脂預燒后，再預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利用。采用SHS直接固化放射性廢物的固化效率高、工藝及設備簡單，且可有效避免核廢物二次污染，易實現規模生產，具有明顯優勢。該成果已通過部級鑒定，整體技術達國際先進水平，并榮獲教育部科技進步二等獎。

北京科技大學 2021-04-11

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