Технічні науки / Металургія

Середа Б.П., Грицай В.П., Іванов В.І., Моісейко Ю.В.

Запорізька державна інженерна академія

СУЧАСНИЙ СТАН ПРОЦЕСІВ ВИСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО САМОРОЗПОВСЮДЖУЮЧОГО СИНТЕЗУ

Інтерес до історії відкриття та розвитку методу саморозповсюджуючого високотемпературного синтезу (СВС) обумовлено значними досягненнями в області його досліджень і практичного застосування.

Суть методу СВС [1,2] полягає у проведенні екзотермічних реакцій за режимом розповсюдження хвилі горіння з утворенням продуктів горіння як сполук матеріалів, що представляють практичну цінність і володіють корисними характеристиками. Зазначений синтез матеріалів, особливо керамічних, значно відрізняється від стандартних методів порошкової металургії, заснованих на спіканні хімічно інертних сполук, і має низку очевидних переваг, серед яких можна відзначити наступні:

– формування активних хімічних і термічних зон, що дозволяє інтенсифікувати перетворення реагентів і приводить до створення необхідних продуктів;

– реалізація швидкого пошарового нагрівання значних обсягів реагентів замість повільного прогрівання через стінки від зовнішніх джерел теплоти.

– застосування відносно простого обладнання;

Відомі варіанти СВС-процесів можуть бути поділеними на шість основних технологічних типів [3]:

– реакторна технологія СВС-продуктів (процес горіння здійснюють у реакторі – відкритому, під тиском газів, у вакуумі; продукти cтворюються у вигляді спеків, які потім піддають механічній або хіміко-термічній обробці для одержання порошків різного призначення;

– СВС-спікання (із початкової суміші готують компактну заготовку; горіння здійснюють за умов, коли розміри та форма заготовки не змінюються; пористість деталей, одержаних у процесі горіння, змінюється у межах 5…50%;

– силове СВС-ущільнення (гарячі продукти горіння піддають ущільненню для одержання безпористого матеріалу; форма продуктів визначається видом матриці преса або методом надавання навантаження;

– СВС-металургія (використовують висококалорійну шихту, що дозволяє одержувати продукти горіння у вигляді високотемпературного розплаву, який можна використовувати як матеріал литва; процеси здійснюють у реакторах, на поверхні тіла або в устроях відцентрової дії;

– СВС-сварка (процес здійснюється у зазорі між виробами, причому продукти горіння є зварювальним матеріалом, а сам процес горіння – джерелом високих температур; одержання якісної зварки часто потребує введення в шихту додаткової енергії ззовні, для чого можна використовувати теплоту Джоуля;

– газотранспортна СВС-технологія (для одержання тонких осаджених покриттів; оброблювані деталі та газотранспортний агент – йод, хлорид амонію – вводять у шихту; як результат газотранспортної реакції, після проходження хвилі горіння, деталь покривається тонким шаром кінцевого продукту.

Характерними особливостями СВС-технології є:

– використання дешевшої хімічної енергії замість електричної;

– пошаровий характер виділення теплоти та, як наслідок, можливість роботи із значною кількістю речовини;

– можливість створення безперервних процесів.

Проводяться дослідження можливостей методу СВС для прямого одержання покриттів у наступних напрямах:

– формування СВС-розплавів на поверхні виробів для одержання необхідного покриття;

– перенесення реагентів у газовій фазі до поверхні під час проходження хвилі горіння.

Література

1. Мержанов А. Г. Проблемы горения в химической технологии и металлургии / А. Г. Мержанов // Успехи химии. – 1976. – Т. 45. – № 5. – С. 827-848.

2. Юхвид В. И. Динамическое взаимодействие высокотемпературного расплава с металлической основой / В. И. Юхвид // Известия АН СССР. Металлы. – 1986. – № 6. – С. 61-64.

3. Мержанов А. Г. Проблемы технологического горения / А. Г. Мержанов. – Черноголовка: ИСМАН. – 1981. – 386 с.