1、哈爾濱工程大學哈爾濱工程大學自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成2自蔓延高溫合成自蔓延高溫合成SHS(Self-propagation High temperature Synthesis),又稱燃燒合成又稱燃燒合成(Combustion Synthesis縮寫縮寫CS)3 自蔓延高溫合成技術目目 錄錄 自蔓延合成方法原理 自蔓延合成工藝 自蔓延合成應用實例8.18.28.38.44自蔓延高溫合成技術發展歷史自蔓延高溫合成技術發展歷史 前 蘇 聯 科 學 院 宏 觀 動 力 與 結 構 研 究 所前 蘇 聯 科 學 院 宏 觀 動 力 與 結 構 研 究 所Merzhanov、Borovinskaya

2、和和Skhiro等人在上世等人在上世紀紀70年代開始了過渡金屬與硼、碳、氮氣反應的年代開始了過渡金屬與硼、碳、氮氣反應的實驗，在研究金屬鈦和硼的混坯塊的燃燒時，發實驗，在研究金屬鈦和硼的混坯塊的燃燒時，發現燃燒反應能以很快的速率傳播，后來又發現許現燃燒反應能以很快的速率傳播，后來又發現許多金屬和非金屬反應形成難熔化合物時都有強烈多金屬和非金屬反應形成難熔化合物時都有強烈放熱現象。放熱現象。 8.1.15620世紀世紀80年代，年代，SHS技術引起各國科學界的關注，技術引起各國科學界的關注，SHS的研究也由前蘇聯擴展到世界范圍。的研究也由前蘇聯擴展到世界范圍。 先后有日本的小田原修、宮本欽生等，

3、美國的先后有日本的小田原修、宮本欽生等，美國的McCauley、Holt等，韓國和西班牙等國家的科學家等，韓國和西班牙等國家的科學家開始開始SHS研究。其中美國的研究。其中美國的McCauley、Holt等人的等人的SHS研究得到了美國政府研究得到了美國政府DARPT計劃的支持，美計劃的支持，美國還發展了新的燃燒模型、有機物的燃燒合成和非國還發展了新的燃燒模型、有機物的燃燒合成和非常規的常規的SHS技術；技術；7日本于日本于1987年成立了燃燒合成研究協會，并于年成立了燃燒合成研究協會，并于1990年召開了第一次美、日燃燒合成討論會。年召開了第一次美、日燃燒合成討論會。自自1991年起，每兩年

4、召開一次國際年起，每兩年召開一次國際SHS會議。會議。 1992年國際年國際SHS學報（學報（Inter.J.SHS）在美國創）在美國創刊。這些廣泛的國際交流和合作促進了刊。這些廣泛的國際交流和合作促進了SHS的進的進一步發展。目前，從事研究的國家己有一步發展。目前，從事研究的國家己有30多個。多個。8研究對象研究對象 鋁、硼、碳鋁、硼、碳硅化合物硅化合物 氫化物、氫化物、磷和硫化物磷和硫化物 高放熱高放熱 弱反應弱反應 9用用SHS可制備許多新型材料可制備許多新型材料 功能傾斜材料功能傾斜材料 蜂窩狀陶瓷材料蜂窩狀陶瓷材料 單晶體超導材料單晶體超導材料 各項異性材料各項異性材料 金屬間化合物

5、金屬間化合物 金屬陶瓷金屬陶瓷 10獨特優勢的獨特優勢的SHS與復合技術系統與復合技術系統 n SHS制粉技術制粉技術 n SHS燒結技術燒結技術 n SHS致密化技術致密化技術 n SHS冶金技術冶金技術 n SHS焊接技術焊接技術 n SHS氣相傳質涂層技術氣相傳質涂層技術 11SHS技術的研究方向技術的研究方向目前目前SHS研究中仍存在著最大的問題研究中仍存在著最大的問題合成過程難以控制合成過程難以控制SHS科學工作者的首要任務科學工作者的首要任務外部環境（使用如微波、超聲波、電磁場等）外部環境（使用如微波、超聲波、電磁場等）工藝參數工藝參數人為控制人為控制8.1.212目前目前SHS研

6、究中仍存在著一些問題研究中仍存在著一些問題難以獲得致密度非常高的產品難以獲得致密度非常高的產品這此技術并不能適用于所有體系這此技術并不能適用于所有體系理論研究明顯滯后于技術開發理論研究明顯滯后于技術開發由于體系的多樣化，迫切需要對各種體系進行試驗和總結；由于體系的多樣化，迫切需要對各種體系進行試驗和總結；超細粉未和納米粉未的研究還不廣泛；超細粉未和納米粉未的研究還不廣泛；國際間交流和合作還不廣泛國際間交流和合作還不廣泛13SHS研究方向研究方向結構形成過程與燃燒的關系；結構形成過程與燃燒的關系；多維多維SHS計算機模擬模型；計算機模擬模型； 氣相之間和氣相與懸浮物的自蔓延燃燒合成；氣相之間和氣

7、相與懸浮物的自蔓延燃燒合成； SHS技術應用于有機體系；技術應用于有機體系；SHS技術制造非傳統性粉末；技術制造非傳統性粉末； SHS技術制造納米粉末；技術制造納米粉末； SHS技術制造非平衡材料；技術制造非平衡材料；凈成形制品工藝；凈成形制品工藝；產品的規模生產；產品的規模生產； 自蔓延機械化學合成法；自蔓延機械化學合成法； （1）宏觀動力學研究）宏觀動力學研究 （2）微重力作用下）微重力作用下SHS結構和性能特征；結構和性能特征； SHS的分形技術研究。的分形技術研究。148.2 自蔓延合成方法原理自蔓延合成方法原理8.2.1自蔓延合成方法的概念自蔓延合成方法的概念自蔓延高溫合成是利用反應

8、物之間高的化學反自蔓延高溫合成是利用反應物之間高的化學反應熱的自加熱和自傳導做用來合成材料的一種應熱的自加熱和自傳導做用來合成材料的一種技術，當反應物一旦被引燃，便會自動向尚未技術，當反應物一旦被引燃，便會自動向尚未反應的區域傳播，直至反應完全，是制備無機反應的區域傳播，直至反應完全，是制備無機化合物高溫材料的一種新方法。化合物高溫材料的一種新方法。自蔓延高溫合成反應過程如圖自蔓延高溫合成反應過程如圖8.18.1所示。所示。 15圖圖8.1 SHS反應模式示意圖反應模式示意圖16SHS技術同其它常規工藝方法相比，具有的優點：技術同其它常規工藝方法相比，具有的優點： (1)(1)節省時間，能源利

9、用充分；節省時間，能源利用充分； (2)(2)設備、工藝簡單；設備、工藝簡單； (3)(3)產品純度高（因為產品純度高（因為SHSSHS能產生高溫，某些不純能產生高溫，某些不純物質蒸發掉了），反應轉化率接近物質蒸發掉了），反應轉化率接近100%100%； (4)(4)不僅能生產粉末，如果同時施加壓力，還可以不僅能生產粉末，如果同時施加壓力，還可以得到高密度的燃燒產品；得到高密度的燃燒產品； (5)(5)產量高（因為反應速度快）；產量高（因為反應速度快）； 17（6 6）擴大生產規模簡單，從實驗室走向工業生）擴大生產規模簡單，從實驗室走向工業生產所需的時間短，而且大規模生產的產品質量產所需的時間

10、短，而且大規模生產的產品質量優于實驗室生產的產品；優于實驗室生產的產品；（7 7）能夠生產新產品，例如立方氮化鉭；）能夠生產新產品，例如立方氮化鉭； （8 8）在燃燒過程中，材料經歷了很大的溫度變）在燃燒過程中，材料經歷了很大的溫度變化，非常高的加熱和冷卻速率，使生成物中缺化，非常高的加熱和冷卻速率，使生成物中缺陷和非平衡相比較集中，因此某此產物比用傳陷和非平衡相比較集中，因此某此產物比用傳統方法制造的產物史具有活性，更容易燒結；統方法制造的產物史具有活性，更容易燒結； （9 9）可以制造某些非化學計量比的產品、中間）可以制造某些非化學計量比的產品、中間產物以及亞穩定相等。與常規方法，產物以及

11、亞穩定相等。與常規方法， SHSSHS的控的控制參數較為嚴格（見表制參數較為嚴格（見表8.28.2所示）。所示）。 1819自蔓延合成方法的原理自蔓延合成方法的原理燃燒波的特征燃燒波的特征 SHS燃燒波方程燃燒波方程 SHS相圖相圖SHS燃燒動力學燃燒動力學 合成轉化率合成轉化率 8.2.2201燃燒波的特征SHS過程包含復雜的化學和物理化學轉變，要想獲得過程包含復雜的化學和物理化學轉變，要想獲得滿意的產品就必須明了整個反應機理以及各種因索對滿意的產品就必須明了整個反應機理以及各種因索對SHS過程的影響。過程的影響。如果將自蔓延的燃燒區描述為燃燒波的話，試樣被點如果將自蔓延的燃燒區描述為燃燒波

12、的話，試樣被點燃后，燃燒波以穩態傳播時，燃燒波就在試樣燃后，燃燒波以穩態傳播時，燃燒波就在試樣(或空間或空間)建立起溫度、轉化率和熱釋放率分布圖。建立起溫度、轉化率和熱釋放率分布圖。 2122可以看出，燃燒波前沿的區域是熱影響區，當該可以看出，燃燒波前沿的區域是熱影響區，當該區內溫度從區內溫度從T0上升到著火溫度，熱釋放速率和轉上升到著火溫度，熱釋放速率和轉化率開始由化率開始由0逐漸上升，這樣就進入燃燒區，在逐漸上升，這樣就進入燃燒區，在這一區域內實現由反應物結構轉化為產物結構，這一區域內實現由反應物結構轉化為產物結構，當轉化率達到當轉化率達到1時，反應即進入產物區。時，反應即進入產物區。23

13、24252SHS燃燒波方程數學模型是理解影響數學模型是理解影響SHS過程基本機理的重要工具，過程基本機理的重要工具，對決定最佳的燃燒條件，控制燃燒過程也有很大幫助。對決定最佳的燃燒條件，控制燃燒過程也有很大幫助。根據能量守恒定律和把反應介質看作連續均勻、各向根據能量守恒定律和把反應介質看作連續均勻、各向同性，溫度分布連續、均勻，以及物理同性，溫度分布連續、均勻，以及物理K、Cp為常為常數，即可得到一維有熱源的數，即可得到一維有熱源的Fourier熱傳導方程。熱傳導方程。 262( )pTTf nCKqtxt 式中：式中：Cp為產物熱容，為產物熱容，為產物的密度，為產物的密度，k為產物的熱導率，

14、為產物的熱導率，q為反應熱，為反應熱，T為絕對溫度，為絕對溫度，t為時間，為時間，x為波傳播方向的尺寸，為波傳播方向的尺寸，由Arrhenius動力學知識可以推導出燃燒波傳導速度表達式20200( ) () ()exp()cpcTkEVf nCRKqERT式中：f(n)為反應動力學級數(n)的函數，Tc為燃燒溫度，R為氣體常數，K0為常數，E0為過程的激活能。通過激活能就可以推斷某種機制在燃燒過程中起的作用。27由邊界條件：由邊界條件：X= 時，時，T=T0，=0，T/x=0X= + 時，時，T=Tc，=1，T/x=0可獲得轉化率在空間分布的方程。可獲得轉化率在空間分布的方程。 0221()(

15、)pTCu TTKxxTKKqux 式中：式中：K1，K2分別為反應物和產物的導熱率。分別為反應物和產物的導熱率。 283SHS相圖根據根據SHSSHS燃燒波傳播的方式燃燒波傳播的方式 自蔓延自蔓延 “熱爆熱爆” 非穩態非穩態穩態穩態穩態穩態波的特征波的特征 振蕩燃燒振蕩燃燒 螺旋燃燒螺旋燃燒 表面燃燒表面燃燒 重復燃燒重復燃燒 29SHS圖可以為實際生產工藝的制定提供理論指導，如生產圖可以為實際生產工藝的制定提供理論指導，如生產磨料時，為了獲得大尺寸的顆粒，那么工藝制定就應選擇磨料時，為了獲得大尺寸的顆粒，那么工藝制定就應選擇在在SHS圖中熱爆與穩定圖中熱爆與穩定SHS交界處穩態交界處穩態S

16、HS一側的高溫區一側的高溫區域；生產燒結用的粉末時，在保證轉化率的前提下，為了域；生產燒結用的粉末時，在保證轉化率的前提下，為了獲得尺寸細小的顆粒，宜選擇穩態獲得尺寸細小的顆粒，宜選擇穩態SHS和非穩態和非穩態SHS邊界邊界的非穩定的非穩定SHS的低溫區域。的低溫區域。30314SHS燃燒動力學通過對反應動力學的研究，可以預測在燃燒期間反應通過對反應動力學的研究，可以預測在燃燒期間反應物的分解和聚合，以及最終產物的性能。由于固一固物的分解和聚合，以及最終產物的性能。由于固一固反應時，顆粒之間的有限接觸限制了反應物之間的物反應時，顆粒之間的有限接觸限制了反應物之間的物質交換，所以燃燒波中出現的液

17、相，在質交換，所以燃燒波中出現的液相，在SHS過程中扮過程中扮演著決定性的因索，液相不僅可通過反應物的熔化產演著決定性的因索，液相不僅可通過反應物的熔化產生，而且還可通過共晶接觸熔化產生。生，而且還可通過共晶接觸熔化產生。 32在在SHS燃燒波陣面內，當低熔點組分熔化時，熔化的燃燒波陣面內，當低熔點組分熔化時，熔化的液相在毛細作用下，鋪張到高熔點組分上，如果鋪張液相在毛細作用下，鋪張到高熔點組分上，如果鋪張的時間大于反應的時間，的時間大于反應的時間，SHS反應受毛細作用下鋪張反應受毛細作用下鋪張速率控制；當鋪張時間小于反應時間，速率控制；當鋪張時間小于反應時間，SHS反應受組反應受組分在生成層

18、中擴散速度控制。分在生成層中擴散速度控制。33不管是毛細作用模式還是擴散模式，均與組分的顆粒尺寸不管是毛細作用模式還是擴散模式，均與組分的顆粒尺寸密切相關。通常當密切相關。通常當 320rrrD式中：式中：r0為低熔點組分的顆粒尺寸，為低熔點組分的顆粒尺寸，rr為難熔組分顆粒尺為難熔組分顆粒尺寸，寸，為反應物在生成層中的擴散系數。為反應物在生成層中的擴散系數。 34 SHS SHS反應中毛細作用占主導地位，而擴散占反應中毛細作用占主導地位，而擴散占主導地位則要求主導地位則要求 22000lnrcmrvrTTTT式中：式中：為熱擴散速率。為熱擴散速率。35 一般由小顆粒金屬構成的系統中，是以一般

19、由小顆粒金屬構成的系統中，是以擴散控制模式為主；而由大顆粒金屬構成的擴散控制模式為主；而由大顆粒金屬構成的體系中，受毛細作用下液相的鋪張速率控制。體系中，受毛細作用下液相的鋪張速率控制。對不同的孔隙率研究表明，易熔組分體積分對不同的孔隙率研究表明，易熔組分體積分數與孔隙的體積分數大致相當時，液相可充數與孔隙的體積分數大致相當時，液相可充分與高熔點組分接觸，而獲得最佳擴展效果。分與高熔點組分接觸，而獲得最佳擴展效果。體積分數過高的易熔組分會產生過多的液相，體積分數過高的易熔組分會產生過多的液相，起到熱阱的作用，降低燃燒溫度；反之，則起到熱阱的作用，降低燃燒溫度；反之，則降低燃燒速率。降低燃燒速率

20、。 36對于弱放熱反應體系來說，為了能維持反應并獲對于弱放熱反應體系來說，為了能維持反應并獲得滿意產品，可以采用給反應物預熱的方法來實得滿意產品，可以采用給反應物預熱的方法來實現，但這種方法會造成設備和工藝的復雜化。另現，但這種方法會造成設備和工藝的復雜化。另外一種方法是通過在反應物中添加一些高放熱的外一種方法是通過在反應物中添加一些高放熱的化學激活劑來提高燃燒溫度，改善燃燒條件。這化學激活劑來提高燃燒溫度，改善燃燒條件。這些化學激活劑有些化學激活劑有KNO3+Al、BaO2、NH4NO3等。等。375合成轉化率（1）固）固-固反應固反應 對于指定的材料體系，預加熱溫度和顆粒大小是影對于指定的

21、材料體系，預加熱溫度和顆粒大小是影響合成產品的主要因素。弱放熱反應體系，由于得不到響合成產品的主要因素。弱放熱反應體系，由于得不到合成產品完全轉化所需的合成溫度而造成合成轉化率低，合成產品完全轉化所需的合成溫度而造成合成轉化率低，預加熱可以提高合成溫度并使合成轉化率提高。預加熱可以提高合成溫度并使合成轉化率提高。 對金屬間化合物對金屬間化合物Ni3Al的合成研究表明，合成轉化率的合成研究表明，合成轉化率與合成預加熱溫度有明顯的相關性。研究與合成預加熱溫度有明顯的相關性。研究Ti5Si3燃燒合燃燒合成時發現：當預加熱速度為成時發現：當預加熱速度為4.5K/min時，生成物中時，生成物中Ti5Si

22、3不到一半，而加熱速度提高到不到一半，而加熱速度提高到125K/min時，幾乎時，幾乎獲得了百分之百的獲得了百分之百的Ti5Si3。 38顆粒大小對合成轉化率的影響主要表現在顆粒增大到顆粒大小對合成轉化率的影響主要表現在顆粒增大到一定程度后，轉化率明顯下降。在一定程度后，轉化率明顯下降。在Ti5Si3的合成中，當的合成中，當鈦粒度大于鈦粒度大于100m時，合成產品由時，合成產品由Ti5Si3變為變為Ti5Si3+Ti。金屬間化合物金屬間化合物FeAl的合成研究也反映了同樣的規律。的合成研究也反映了同樣的規律。當鐵粉粒度小于當鐵粉粒度小于30m時，合成產品中時，合成產品中Fe2Al5減少而以減少

23、而以FeAl為主。為主。39（2）固）固-氣反應氣反應 初始料胚的空隙率和氣體分壓是影響合成的關鍵初始料胚的空隙率和氣體分壓是影響合成的關鍵因素。按照反應動力學的觀點，隨著氣體分壓的增大，因素。按照反應動力學的觀點，隨著氣體分壓的增大，合成轉化率應提高，但實驗結果并非如此。例如：純合成轉化率應提高，但實驗結果并非如此。例如：純凈的鈦粉在氮氣中合成時，隨著凈的鈦粉在氮氣中合成時，隨著P（N2）增大，合成）增大，合成轉化率反而下降。轉化率反而下降。 研究查明，這是因為合成溫度太高引起欽粉熔化，研究查明，這是因為合成溫度太高引起欽粉熔化，阻礙了合成反應進一步進行的緣故。降低合成溫度并保阻礙了合成反應

24、進一步進行的緣故。降低合成溫度并保證生料胚中適當的空隙率是得到高轉化率的條件。通過證生料胚中適當的空隙率是得到高轉化率的條件。通過控制初始料胚的成型密度并摻入控制初始料胚的成型密度并摻入TiN稀釋劑降低溫度，稀釋劑降低溫度，得到了幾乎完全的得到了幾乎完全的TiN產品。產品。408.3 自蔓延合成工藝自蔓延合成工藝自蔓延合成生產工藝種類自蔓延合成生產工藝種類自蔓延的結構控制方法自蔓延的結構控制方法SHS制粉SHS燒結塊體材料 SHS致密化技術 常規常規SHS技術技術熱爆熱爆SHS技術技術41（1）常規）常規SHS技術技術常規常規SHS技術是用瞬間的高溫脈沖來局部點燃反應混合技術是用瞬間的高溫脈沖

25、來局部點燃反應混合物壓坯體，隨后燃燒波以蔓延的形式傳播而合成目的產物壓坯體，隨后燃燒波以蔓延的形式傳播而合成目的產物的技術。物的技術。這一技術適用于具有較高放熱量的材料體系，例如：這一技術適用于具有較高放熱量的材料體系，例如：TiC-TiB2、TiC-SiC、TiB2-Al2O3、Si3N4-SiC等體系。等體系。其特點是設備簡單、能耗低、工藝過程快、反其特點是設備簡單、能耗低、工藝過程快、反應溫度高。應溫度高。42（2）熱爆）熱爆SHS技術技術熱爆熱爆SHS技術是將反應混合物壓坯整體同時快速加技術是將反應混合物壓坯整體同時快速加熱，使合成反應在整個坯體內同時發生的技術。熱，使合成反應在整個坯

26、體內同時發生的技術。采用這一技術已制備出的材料主要有各種金采用這一技術已制備出的材料主要有各種金屬間化合物、含有較多金屬相的金屬陶瓷復屬間化合物、含有較多金屬相的金屬陶瓷復合材料以及具有低放熱量的陶瓷復合材料。合材料以及具有低放熱量的陶瓷復合材料。432、SHS燒結塊體材料燒結塊體材料SHS燒結法或稱燒結法或稱SHS自燒結法，即直接完成所需形狀和自燒結法，即直接完成所需形狀和尺寸的材料或物件的合成與燒結，是將粉末或壓坯在真尺寸的材料或物件的合成與燒結，是將粉末或壓坯在真空或一定氣氛中直接點燃，不加外載，憑自身反應放熱空或一定氣氛中直接點燃，不加外載，憑自身反應放熱進行燒結和致密化。進行燒結和致

27、密化。該工藝簡單，易于操作，但反應過程中不可避該工藝簡單，易于操作，但反應過程中不可避免會有氣體溢出，難以完全致密化。即使有液免會有氣體溢出，難以完全致密化。即使有液相存在，空隙率也會高達相存在，空隙率也會高達7%-13%7%-13%。 44SHS燒結可采用以下燒結可采用以下3種方式進行：種方式進行：（1）在空氣中燃燒合成；）在空氣中燃燒合成；（2）將經過預先熱處理的混合粉末放在真空反應器）將經過預先熱處理的混合粉末放在真空反應器內進行合成；內進行合成；（3）在充有反應氣體的高壓反應容器內進行合成。）在充有反應氣體的高壓反應容器內進行合成。45SHS燒結發可用于以下幾類材料和制品的制備：燒結發

28、可用于以下幾類材料和制品的制備：（1）高孔隙度陶瓷。）高孔隙度陶瓷。 （2）蜂窩狀制品。）蜂窩狀制品。 （3）氮化物）氮化物SHS陶瓷。陶瓷。 46（1）高孔隙度陶瓷）高孔隙度陶瓷原始反應物料的化學成分和坯體結構，原始反應物料的化學成分和坯體結構，雜質氣體的溢出體積速率，雜質氣體的溢出體積速率，燃燒波處的液相狀態。燃燒波處的液相狀態。 多孔產物的孔隙結構有以下因素決定：多孔產物的孔隙結構有以下因素決定：47（2）蜂窩狀制品）蜂窩狀制品 將粉漿澆注法預制的蜂窩狀坯料進行燃燒合成，將粉漿澆注法預制的蜂窩狀坯料進行燃燒合成，既得到形狀保持良好的既得到形狀保持良好的Sialon蜂窩狀構件。蜂窩狀構件。

29、這種制品可用作過濾器（特別是高溫過濾器）、這種制品可用作過濾器（特別是高溫過濾器）、催化劑及其載體，以及用于高溫熔體浸滲的坯料催化劑及其載體，以及用于高溫熔體浸滲的坯料半成品。半成品。48（3）氮化物）氮化物SHS陶瓷陶瓷 SHS燒結技術的最成功的范例就是在高氮壓下燒結技術的最成功的范例就是在高氮壓下合成氮化物陶瓷。在此工藝條件下，氮化物相合成氮化物陶瓷。在此工藝條件下，氮化物相的形成與燒結過程一步完成。目前，除合成硼、的形成與燒結過程一步完成。目前，除合成硼、鋁、硅和鈦的單相氮化物陶瓷外，更加有吸引鋁、硅和鈦的單相氮化物陶瓷外，更加有吸引力的是合成氮化物復相陶瓷。力的是合成氮化物復相陶瓷。

30、49 在實驗室中曾經開展過有關在實驗室中曾經開展過有關BN-TiB2，BN-TiN，BN-TiB2-TiN，BN-SiC，BN-B4C，BN-氧化物，氧化物，AlN-TiB2，Si3N4-TiN，Si3N4-TiC和和Si3N4-TiB2-TiN等復相陶瓷的研究。其等復相陶瓷的研究。其中的一些材料已用于高溫爐中的電絕緣材料，中的一些材料已用于高溫爐中的電絕緣材料，金屬的熔煉坩堝，磁流體發電的隔熱材料。金屬的熔煉坩堝，磁流體發電的隔熱材料。50與采用粉末混合料燒結的傳統陶瓷相比，與采用粉末混合料燒結的傳統陶瓷相比，SHS燒結技燒結技術具有兩大特點。術具有兩大特點。 化學組成和相組成相同的材料，呈

31、現出不同的組織結化學組成和相組成相同的材料，呈現出不同的組織結構。這與多種成分的反應物坯料在構。這與多種成分的反應物坯料在SHS過程經歷的一系過程經歷的一系列復雜化學與物理化學過程密切相關。列復雜化學與物理化學過程密切相關。 SHS燒結陶瓷則不需要添加燒結助劑，使其在較寬的燒結陶瓷則不需要添加燒結助劑，使其在較寬的高溫范圍內保持良好特性。當然，高溫范圍內保持良好特性。當然，SHS燒結陶瓷也存在燒結陶瓷也存在著孔隙度（體積）較高（一般在著孔隙度（體積）較高（一般在5%15%）的缺點。）的缺點。 51黑色黑色SHS陶瓷是陶瓷是SHS燒結陶瓷的杰出代表。燒結陶瓷的杰出代表。其成分為其成分為Si3H4-SiC-TiN-C。在特定的組份。在特定的組份下 ， 其 燃 燒 產 物 的 空 隙 可 基 本 消 除下 ， 其 燃 燒 產 物 的 空 隙 可 基 本 消 除（99wt%，Fe0.28wt%，Ag0.15wt%，Al0.11wt%)，和莫來石（，和莫來石（2SiO2-3Al2O3），壓成塊后，通入），壓成塊后，通入N2為確保為確保Si被莫來石包圍，混合物應制成溶液，通過溶膠凝膠合被莫來石包圍，混合物應制成溶液，通過溶膠凝膠合