Саморазвивающийся высокотемпературный синтез (часть 4)   

   Метод СВС зі стиском використовується зараз також для одержання компактних матеріалів з індивідуальних тугоплавких з’єднань для дослідження їхніх фізичних властивостей.

   Великий інтерес викликає можливість одержання плавлених тугоплавких матеріалів і литих виробів з них, з використанням прийомів горіння. Одержання литих виробів з тугоплавких матеріалів – це найважче  технічне завдання через високі температури плавлення карбідів, боридів, нітридів і інших з’єднань (2500-4000 ^оС). При горінні ж саморозігрів речовини досягає більших величин і, якщо створити такі умови, при яких температура горіння буде вище температури плавлення продукту, цільовий продукт утвориться у вигляді розплаву й до нього можна буде застосувати багато операцій, відомі з металургійної практики.

   Однак, як ми вже відзначали (Таблиця 2.1), при СВС температура горіння не перевищує температуру плавлення тугоплавкого продукту, хоча й близька до неї. Фактично СВС- процес нагріває речовина до температури плавлення, але хімічної енергії не вистачає для того, щоб розплавити продукт. Це обставина й стимулювала новий напрямок досліджень — СВС-процеси з додатковими джерелами енергії. Один шлях — зовнішнє підведення енергії (грубне або високочастотне нагрівання вихідних зразків перед горінням). На цьому шляху вдалося вирішити завдання одержання для абразивної техніки плавленого карбіду титана методом СВС із електротермічним підведенням анергії. Другий шлях — введення внутрішніх (хімічних) джерел тепла. Для цього складаються багатокомпонентні відбатожити суміші, що утворять при горінні цільовий продукт і розвиваючі дуже високу температуру.

   Розглянемо один з варіантів такого процесу. Схему реакції представимо у вигляді:

   АВ  + З  + D → АD + BС,                                (16)

   де A – Mo, V, Сr, W і ін. відновлюваний метал;

B – кисень;

   З – Аl, Mg, Si, Ti, В – елемент відновник;

   D – В, З, Si – елемент окислювач.

   Процес у першому наближенні протікає у дві стадії.

   1. Металотермічна стадія (відновлення з окислу):

   А  В  + З →  A + ВР, (17)

   2. Стадія СВС:

   A + D → AD (18)

   Таким чином, елемент-пальне, необхідний для протікання СВС-процесу, утвориться в результаті допоміжної металотермічної реакції. Обидві стадії екзотермічні. Деякі результати оцінного термодинамічного розрахунку температур горіння (без обліку можливої дисоціації продукти й кипіння летучих компонентів) наведені для випадку відновлення алюмінієм (Таблиця 2.2).

   Як бачимо, найбільш гарячі реакції протікають за участю окислів хрому, молібдену, вольфраму й ванадію. Тому одержання плавлених матеріалів на їхній основі найбільше доцільно й вигідно.

      Таблиця 2.2 — Розрахункові температури горіння й температура плавлення тугоплавких з’єднань при різних СВС-реакціях.