САМОРОЗПОВСЮДЖУВАЛЬНИЙ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНИЙ
СИНТЕЗ

r

(англ. Self-propagating high-temperature synthesis (SHS)) - екзотермічний хімічний процес типу горіння, що протікає в автохвильовому режимі в сумішах порошків і призводить до утворення корисних конденсованих продуктів, матеріалів та виробів. СВС є режим протікання екзотермічної реакції, в якому тепловиділення локалізовано у вузькому шарі і передається від шару до шару шляхом теплопередачі.

Історія винайдення

r

У 1967 році невелика група вчених (І. П. Боровинська, В. М. Шкіро та А. Г. Мержанов), досліджуючи експериментальні моделі горіння конденсованих систем, відкрила нове явище, що отримало назву «твердого полум'я» - автохвильового процесу, під час якого вихідні та кінцеві речовини знаходяться у твердій фазі. "Тверде полум'я" дозволило одержувати цінні тугоплавкі матеріали. Ця обставина призвела до створення нового високоефективного методу їх виробництва — високотемпературного синтезу (СВС), що самопоширюється. Раніше невивчені системи, явища та процеси, при дослідженні яких виникали різні наукові проблеми, завдання та можливі практичні застосування, стали бажаним об'єктом експериментальної діагностики та теоретичного моделювання.

Практичне застосування

r

У цей час у лабораторних і виробничих умовах методом СВС одержують багато класів передових матеріалів - абразиви й тверді сплави, технічну кераміку, азотовані феросплави й лігатури, матеріали з пам'яттю форми, вогнетриви, каталізатори, високотемпературні нагрівачі, тверді змазки й багато чого іншого. Завдяки умовам протікання процесу СВС - високим температурам і швидкостям синтезу, ефектам самоочищення від домішок і явищам автовідпалу (повільне охолодження продуктів горіння) і автозагартування (швидке охолодження) - СВС сильно відрізняється від інших методів синтезу й дозволяє реалізувати принципово нові можливості. СВС-матеріали, що навіть мають однаковий хімічний склад з відомими, можуть відрізнятися від останніх за структурою й властивостями, і до них варто ставитися як до нових матеріалів.

Характеристики СВС процеса

Характеристики СВС процеса

r

Швидкість горіння (0,1-20 см/с);Температура горіння (2300-3800 К);Швидкість нагрівання речовини у хвилі (103-106 град/с);Потужність запалювання (10-200 кал/(см2с));Тривалість запалювання (0,2-1,2 с);Температура запалення (800-1200 К).

переваги технології

переваги технології

r

Переваги технології:-Використання тепла, що виділяється, хімічною реакцією замість нагрівання від зовнішнього джерела для синтезу керамічних структур-Ефект самоочищення одержуваних речовин (термодесорбція летючих домішок)-Отримання високотемпературних інертних структур із керованою пористістю за один цикл горіння-Покриття отримані таким методом маютьексплуатаційний ресурс вищий від 2 до 20 разів у порівнянні з традиційними промисловими способами.

Вторинна технологічна переробка СВС-продуктів (застосування технології неорганічних матеріалів)

r

спікання та гаряче пресування СВС-порошківплазмове та детонаційне нанесення порошкових покриттівінфільтрація металів у пористі СВС-заготовкимеханічна обробка СВС-заготовок та отримання виробів заданої форми та розмірівмагнетронне напилення з використанням СВС-мішенейнаповнення паст та клеїв СВС-порошками.

технологічні типи

TT-1хімічний синтез

r

(Отримання безформних спеків та їх переробка в порошки) - Промисловий реактор СВС-30 - Порошок змішаного карбіду Ti та Cr

TT-2 СВС-спікання

r

(отримання виробів шляхом надання шихті певної форми та її збереження у процесі спалювання); - Нітридна кераміка, отримана методом СВС - Трубчасті фільтруючі елементи  - Градієнтні TiC-фільтри, отримані методом теплового вибуху. - фільтруючі елементи; Збірні фільтри - Градієнтні TiC-фільтри

TT-3 силове СВС-компактування

r

(Ущільнення гарячих, ще не охолонувших продуктів горіння шляхом різних механічних впливів); - Функціонально-градієнтні матеріали (СВС ФГМ)  - Градієнтні тугоплавкі пластини

TT-4 технологія високотемпературних СВС-розплавів, або СВС-металургія

r

(Спалювання висококалорійних сумішей з утворенням продуктів у вигляді розплаву з подальшим металургійною переробкою); - Захисні покриття, отримані СВС-наплавкою - Сталеві труби з керамічним футеруванням - Вироби, отримані за СВС-технологією  - Інверсійний фазорозділ

TT-5 СВС-зварювання

r

(Проведення СВС-процесу в зазорі між деталями, що зварюються)

TT-6 газотранспортна СВС-технологія

r

(Використання газотранспортних процесів у хвилі горіння для нанесення покриттів на введені в шихту деталі

Приклад технології

Приклад технології

Висновки

r

Пошук та впровадження сучасних технологій для отримання надміцних, теплостійких та універсальних матеріалів із запрограмованими властивостями в умовах воєнного часу набуває все більшої актуальності і займає перші позиції у зв'язку з очевидною ефективністю. Процеси саморозповсюджувального високотемпературного синтезу є не складними у впровадженні і не потребують високих затрат, тому розглянута технологія є доволі перспективною і злободенною.