Саморазвивающийся высокотемпературный синтез (часть 2)   

   На початку розвитку напрямки СВС був зроблений упор на дослідження механізмів СВС-процеців. Ця дослідження дозволили виявити фактори, що управляють процесом, і запропонувати прийоми для створення оптимальних умов синтезу продуктів із заданим хімічним і фазовим составом.

   Важливою віхою в розвитку досліджень СВС-процеців з’явилася організація досвідчена технологічних робіт. У цей час створені й успішно розвиваються в ряді організацій досвідчені установки зі зразковою продуктивністю 50-100 кг/сут.

   За останні роки отримано десятки тонн СВС-продуктів і були з’ясовані напрямки їхнього ефективного використання. Найбільше поширення одержали наступні Свс-Продукти: TiC, TiN, TiC–TiN, TiB2, ZrC, ZrB2, ZrH2, MoSi2, Мо2, WSe2, Si3N4, BN, AIN, TaNкуб., TiH2, TiB2–CrB2. Області застосування: алмазно-абразивний інструмент, тверді сплави, наплавочні матеріали, високотемпературні нагрівачі, випарні елементи, що мастильно-прохолоджують рідини, тверді змащення, жаростійкі покриття, конденсовані джерела водню й ін. Використання СВС-продуктів завдяки їхній високій якості й простоті одержання приводить до високої економічної ефективності.

   Все сказане ставиться по суті до першого етапу, на якому основна увага була приділена хімічній стороні питання — умовам утворення з’єднань заданого состава, їхній чистоті, механізму процесу. Питання про фізичну структуру продуктів, що утворилися, відходив на другий план і, як наслідок цього, у прикладних дослідженнях була вирішена лише найпростіше надпороти завдання — одержання порошків. Для цього продукт, що утворився, спочатку потрібно прохолоджувати, а потім подрібнювати й розсіювати. З отриманого порошку звичайно формують різні вироби методами порошкової металургії (тобто знову нагрівають). Однак таке рішення проблеми, незважаючи на його високу ефективність і перспективність, не можна вважати оптимальним. Високотемпературний стан продукту реакції у СВС-процесах, що виникає після проходження хімічної реакції, може бути безпосередньо використане для утворення компактних матеріалів і виробів без стадії порошкової металургії.

   Такий підхід лежить в основі другого етапу досліджень СВС-процеців.

   Температура, що розвивається при СВС-процесі, висока, і, як правило, близька до температури плавлення продукту (Таблиця 1). Проте, якісного спікання продукту звичайно не відбувається. І депо тут не в тім, що після проходження хвилі синтезу зразок остигає й час перебування його у високотемпературному стані обмежене й часто невелике. Головне, як з’ясувалося, це примісне газовиділення. Гази, що виділяються при СВС-процесах, у результаті відновлення окісних плівок або розкладання гідридних домішок, віддаляючись зі зразка з великою швидкістю, перешкоджають спіканню. Примісне газовиділення не заважає досягненню повноти синтезу, але на фізичний стан продуктів, що утворилися, впливає сильно. Звичайний стан продуктів у таких випадках — пористе, погано спеченное речовина, що легко розвалюється на окремі частки або конгломерати часток. Обсяг зразка в ході СВС-процесу помітно збільшується (в 1,5-2 рази). Таким чином, примісне газовиділення є корисним процесом при одержанні порошків, тому що полегшує роздрібнення, і шкідливим при одержанні компактних матеріалів. Незважаючи на примісне газовиділення, у деяких випадках вдається одержати міцно спечені матеріали.

      Таблиця 2.1 — Приклади СВС-реакцій і характеристики хімічних продуктів.