Технология самораспространяющегося высокотемпературного синтеза

· наполнение паст и клеев СВС – порошками.

Наиболее важные достижения

1) Разработка методов экспериментальной диагностики СВС-процессов;

2) Диагностические исследования горения СВС-систем Тв + Тв; Тв + Г; Тв + Тв + Г;

3) Создание теории твердопламенного горения (без газа, фильтрационное);

4) Открытие спиновых волн. Создание основ теории неустойчивого горения;

5) Разработка идеологии и методологии структурной макрокинетики;

6) Создание банка данных по термодинамике СВС – процессов;

7) Многочисленные синтезы химических соединений и материалов высокого качества;

8) Разработка комплексов технологических процессов производства химических продуктов, порошков, материалов и изделий, сварки;

9) Выявление эффективной области применения СВС – продукции в технике.

Важные направления развития

1) Диагностика фазовых и структурных превращений в СВС – процессах;

2) Теория одномерных режимов СВС;

3) Математическое моделирование и оптимизация СВС в конкретных системах;

4) Синтез специальных порошков (компонентных, наноразмерных);

5) Создание и использование неравновесных в химическом и физико-химическом отношении материалов;

6) Механохимия СВС – процессов в квазестатичных и ударно-волновых условиях;

7) Создание непрерывных технологий с утилизацией выделяющегося тепла;

8) Развитие технологии прямого получения изделий с заданными эксплуатационными свойствами;

9) Создание газофазных и газодисперсных СВС – технологий;

10) Организация СВС-процессов в различных, в химическом отношении, средах (органические, элементно-органические)

В 1975 году были впервые поставлены эксперименты по прямому получению методом СВС материалов и изделий. Стали развиваться синтез спеченных изделий, СВС-компактирование и наплавка, СВС-сварка и т.д. Для таких процессов потребовалось новое специализированное СВС-оборудование: газостат высокого давления, пресс- формы, центробежные установки, сварочные устройства и т.д. Вспомогательное оборудование в СВС-технологии предназначено для сушки реагентов, смешивания, дозирования и формования экзотермической шихты, а также для обработки конечного продукта: обогащения, размола, классификации и других операций. Технологические линии для производства СВС-продуктов имеют своей целью предать СВС-технологии современную технологическую форму для обеспечения высокой производительности, высокого уровня механизации и автоматизации, а также безопасности массового производства.

Специализированное СВС-оборудование.

Универсальный СВС-реактор

Универсальный реактор разработан в ИСМАН и предназначен для синтеза тугоплавких соединений: карбидов, нитридов, карбонитридов, гидридов и других в режиме сгорания порошков. Горение порошков внутри реактора происходит при высокой температуре, более 20000С при давлении 10 МПа. Универсальный реактор отличается внутренним объемом и максимальным рабочим давлением, обозначаются они абривиатурой СВС и цифрой, показывающей объем реактора в литрах, например, СВС-2,5.

1- водоохлаждающая рубашка; 2- корпус; 3- графитовая футеровка;

4- шихта; 5- грибковый затвор; 6- спираль

Внутреннее устройство зависит от вида продукта. Представленный реактор используется для синтеза силицидов, боридов. Внутренняя поверхность футеруется пористым графитом. Графитовая футеровка предназначена для защиты корпуса реактора от действия высоких температур, для теплоизоляции поверхностных слоев реакционной массы от соприкосновения с холодными стенками реактора, для отвода образующихся при горении газов и для обеспечения свободной выгрузки спека прореагирующей массы из реактора. Последнее обуславливается слоистой структурой графита и связывает их скользящими свойствами. На наружной поверхности делают продольные канавки, предназначенные для отвода газов.

После загрузки шихты реактор закрывают и, в зависимости от целевой задачи, вакуумируют или заполняют газом. Локальное инициирование осуществляется с пульта управления подачей тока на спираль. Протекание СВС – процесса контролируется по изменению давления газа в реакторе и по температуре охлаждающей воды. Остывание продуктов синтеза до 25-350С осуществляется непосредственно в реакторе. При получении нитридов, гидридов для увеличения поверхности контактирования шихты с азотом или водородом, реактор фиксируется в горизонтальном положении. Для обеспечения фильтрации реагирующих газов, шихта загружается на газопроницаемую тонкостенную лодочку с ребристой поверхностью. В зависимости от температуры, развивающейся при синтезе, лодочка может изготавливаться из графита или стали. При невысокой температуре (не выше 15000С) наиболее экономичны стальные лодочки. К недостаткам технологии СВС следует отнести трудоемкость ручных операций, открывания – закрывания затворов, низкую технологичность операции загрузки шихты, одноразовость действия.