Cybernetics Wiki
Advertisement

Самораспространяющийся высокотемпературный синтез (СВС), англ. Self-propagating high temperature synthesis

(SHS) — химический процесс, протекающий с выделением тепла в автоволновом режиме типа горения и приводящий к образованию твердых продуктов. СВС представляет собой режим протекания сильной экзотермической реакции, в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи.

В 1967 году небольшая группа ученых (И.П.Боровинская, В.М.Шкиро и А.Г.Мержанов), исследуя экспериментальные модели горения конденсированных систем, открыла новое явление, получившее название «твердого пламени». Твердое пламя, которое было для того времени достаточно необычным явлением, представляет собой процесс, в котором исходные реагенты, промежуточные и конечные продукты остаются в твердом состоянии в течение всего процесса превращения. Твердое пламя позволило получать ценные тугоплавкие материалы. Это обстоятельство привело к созданию нового высокоэффективного метода их производства - самораспространяющегося высокотемпературного синтеза (СВС). Исследования СВС-процессов открыли новые горизонты познания и практических применений. Ранее неизученные системы, явления и процессы, при исследовании которых возникали различные научные проблемы, задачи и возможные практические применения стали желаемым объектом экспериментальной диагностики и теоретического моделирования. Сочетание химии с макрокинетикой привело к созданию мощной методологии и идеологии исследований и, как следствие, к крупным практическим достижениям, что, в конце концов, сделало необходимым создание нового института, который был назван (Институтом структурной макрокинетики АН СССР[[1]]).

Характеристики СВС процесса[]

  • Скорость горения (0.1-20 см/с);
  • Температура горения (2300-3800 К);
  • Скорость нагревания вещества в волне (1 тыс.-1 млн.град/с);
  • Мощность зажигания (10-200 кал/(см.кв.с);
  • Задержка зажигания (0.2-1.2 с);
  • Температура зажигания (800—1200 К).


Химические классы реакций СВС[]

Наибольшее распространение получили:

  • реакции синтеза из элементов;
  • окислительно-восстановительные реакции;
  • реакции окисления металлов в сложных оксидных средах.

Известны также и другие СВС-реакции.


Практическое применение[]

С помощью СВС получают преимущественно неорганические материалы (порошки тугоплавких соединений, абразивные пасты, азотированные ферросплавы, керметы, керамику), детали и изделия заданных размеров и форм, огнеупорные изделия и покрытия, а также осуществляют неразъемное соединение деталей. Сравнительно недавно была показана возможность получение также и органических веществ, материалов и изделий с помощью органического СВС.

Технология[]

Достоинство технологии СВС заложено в самом принципе — использование быстровыделяющегося тепла химических реакций вместо нагрева вещества от внешнего источника, поэтому СВС процессы успешно конкурируют с традиционными энергоемкими технологиями. Порошковую смесь (шихту) помещают в реактор и в газовой среде производят локальное инициирование процесса (зажигание). Затем происходит самопроизвольное распространение волны горения и остывание синтезированного продукта.


История открытия СВС[]

Способы СВС разработаны на основе открытого в 1967 г. (А. Г. Мержанов, И.. П. Боровинская, В. М. Шкиро) явления «твердого пламени» — процессов, в которых исходные и конечные вещества находятся в волне горения в твердой фазе. СВС является практическим применением теории неравновесной химической термодинамики Ильи Пригожина. Впервые подобного класса реакция была открыта Борисом Белоусовым (реакция Белоусова-Жаботинского).

Литература[]

  • Мержанов А. Г. Самораспространяющийся высокотемпературный синтез.// Физическая химия. Современные проблемы. Ежегодник./ Под ред. Акад. Я. М. Колотыркина. М.: «Химия» 1983. С. 6-44.
  • Merzhanov A.G.; в кн.: Combustion and plasma synthesis of high-temperature materials, ed. by Z. Munir, J. Holt, N.Y. 1990, pp. 1-53.
  • Irving Epstein, John A. Pojman. An Introduction to Nonlinear Chemical Dynamics. 1998 by Oxford University Press, Inc. SBN 0-19-509670-3.
  • Ulrich Schubert, Nicola Hüsing. Synthesis of Inorganic Materials. 413 p. 2001. Pu.Wiley-VCH.

Ссылка[]

http://www.ism.ac.ru/handbook/shsfr.htm Химическая энциклопедия

Advertisement