内容提要

本书总结了近年来自蔓延高温合成技术和材料领域的最新科技成

果。书中收入中、英文论文共60篇，中文论文附有英文摘要和图表的英

文题。本书内容涉及自蔓延高温合成的基本理论、发展动态、超硬材料、

复合钢管、陶瓷、硬质合金、梯度材料及金属间化合物等，还介绍了粉末

合成、致密化技术及SHS离心技术。

本书可供从事材料科学与工程、化学动力学、燃烧学和工程部门的

技术员、管理人员及大专院校的学生、研究生使用和参考。

目录

I综述、基础研究

自蔓延高温合成法（SHS）的发展

自蔓延高温合成法（SHS）基础理论研究的进展

SHS技术的发展和粉末冶金

燃烧合成－致密化技术的研究与发展

金属间化合物的自蔓燃高温合成

SHS螺旋式燃烧的计算机模拟

TiC－xFe系SHS燃烧波速率模型研究

TiC－Ni－M0系燃烧合成动力学研究

（TiO2－A1－C）－（Ti－C－Ni）复合体系的自蔓燃热力学分析

Development of SHS Technology and Materials

第一届国际SHS会议概况

ⅡSHS粉末

自蔓延高温合成法制备TiC

sHS工艺制造TiAl基金属间化合物粉末

Preparation of C0arse TiC Powder by SHS

Synthesis of TiC by Self－pr0pagating High－temperature Synthesis with

Reduction Stage

热爆法制取B4C－Al2O3粉末

TiC－TiB2－Al2O3复相陶瓷的燃烧合成

SHS法合成TiC的燃烧模式和形成机制（摘要）

Ⅲ超硬材料

Investigation of Improving Strength and T0ughness of Cubic Boron Nitrideand

Cemented Carbide（Abstract）

超硬材料的超高压反应烧结

高压燃烧合成立方氮化硼刀具的实验研究

SHS反应在金刚石工具材料中的应用

燃烧火焰法沉积金刚石薄膜过程中碳在基底中的行为

燃烧火焰法在W－Ni－Fe合金上沉积金刚石薄膜

SHS在超硬材料中的应用（摘要）

ⅣSHS－离心法和复合管材

陶瓷内衬钢管的研究

陶瓷复合钢管

Densification of Ceramic Layer of Ceramic Lined Stee1 Pipe Made by

Centrifugal－SHS

Feldspar Additivein Ceramic Composite Pipes Made by a Centrifuga1

SHSP rocess

陶瓷内衬复合钢管陶瓷层的应力和裂纹研究

SHS－离心法制备内衬陶瓷复合钢管过程中的燃烧特性

SiO2添加剂对SHS－离心法制备的复合钢管的陶瓷层组织和耐蚀性能的影响

SHS－离心法制备不锈钢内衬复合钢管

SHS－离心法制备内衬金属陶瓷复合钢管

陶瓷内衬钢管中陶瓷的致密化和裂纹问题（摘要）

The Cause of Crack Formationin Ceramic Layer of Steel Pipe Inside Lined

Ceramic

Ceramic Lined Steel Pipe Produced by Centrifugal－SHS Pr0cess

V陶瓷

自蔓延高温合成（SHS）TiC－Al2O3陶瓷

DenseAl2O3－TiC Ceramics Made by Self Propagating High－Temperature

Synthesis

TiC－Al2O3Ceramics Produced by SHS（Abstract）

Al2O3－B4C Ceramics Made by SHS

自蔓延高温合成（SHS）TiC－Al2O3陶瓷的显微结构

添加剂对TiO2Al－C系SHS反应的影响

自蔓延高温合成法（SHS）制备碳化钨

YBa2Cu3O7－x超导体的燃烧合成

Ⅵ硬质合金梯度材料

SHS－加压法制备TiC－Ni合金的研究

SHS法制备TiC－Ni和TiC－Ni－M0硬质合金

TiCNi（Mo）Cemented Carbide Made by SHS－Pseudo Isostatic－Pressing

Ti－C－Ni－Mo系的自蔓燃－加压致密化

An Investigati 0n Microstructure of TiC－Ni－Mo Produced by SHS－Pseudo

Is0static Pressing

TiC基钢结硬质合金的反应烧结

SHS－加压法制备TiC/Ni梯度材料

Ⅶ 金属间化合物

燃烧法制备TiAl金属间化合物的研究

C0mbustion Synthesis of Titanium Aluminides（Abstract）

Investigati0n of Dense TiAl Materials Made by Self－Propagating

High－TemperatureSynthesis

镍和铝粉末“加压－自蔓燃”合成Ni3Al的反应特征

自蔓延高温合成Ti－Ni合金

SHS法制备TiAl－TiB2致密材料的显微结构研究

金属间化合物基过滤器的自蔓延高温合成

Ni3Al自蔓燃燃烧波柱面传播及其影响

自蔓延高温合成TiAl和TiAl－TiB2材料的研究（摘要）

附录

附录：申请专利名称

自蔓延高温合成法（SHS）的发展 ①

DeVe1opmentsinSelf－PrOpagating

High－Temperature Synthesis （SHS）

殷声 赖和怡

Abstract： The paper describes the developments in Self－propagating high－temperature

synthesis（SHS）at home and abroad.The present research status of fundamental principles

and process of SHS in Soviet Union，U.S.A.Japan has been out 1ined and meanwhile

the applications of SHS in industrial fields have been introduced.

根据出席1991年9月23～27日在原苏联阿拉木图举行的第一届国际自蔓延高温合成

法（SHS）会议和会后访问苏联科学院在莫斯科的结构宏观动力学研究所和在阿拉木图的燃

烧问题研究所了解到的情况并参考有关资料，对国外SHS最近的发展介绍如下，其中也包

括我们所知道的我国SHS方面的情况。

1SHS的发展概况

人们早就发现化学反应的放热现象。上个世纪已发现气－固相和固－固相的燃烧合成现

象。1825年，Berzelius发现非晶锆在室温下燃烧并生成氧化物。1892年，Moissen叙述了

氧化物和氮化物的燃烧合成。1895年，Goldchmidt用铝粉还原碱金属和碱土金属氧化物，发

现固－固相燃烧反应，并描述了放热反应从试料一端迅速蔓延到另一端的自蔓燃现象。本世

纪铝热反应已得到工业应用［1］。但是，将燃烧合成和冶金、机械等技术结合起来，发展成为

具有普遍意义的制备材料新技术并用于工业生产，还应当归功于原苏联科学家的努力。

1967年，原苏联科学院化学物理研究所Borovinskaya等人发现钛－硼混合物的自蔓燃

合成现象，称之为“固体火焰”。60年代末，发现许多金属和非金属难熔化合物的燃烧合成

现象，并将这种依靠反应自身放热来合成材料的技术称为自蔓延高温合成（Self－

propagating High temperatue rsynthesis）即SHS。1972年，SHS开始用于粉末的工业生产，

TiC、Ti（CN）、MoSi2、AlN、六方BN等粉末的年产量分别达10～20t。1975年，开始把

SHS和烧结、热压、热挤、轧制、爆炸、堆焊和离心铸造等技术结合，研究通过SHS法直

接制备陶瓷、金属陶瓷和复合管等致密材料。70年代末，一些致密SHS制品，例如MoSi2

加热元件已工业生产［2］。现在，原苏联用SHS法合成出的化合物已达300多种。耐火材料、

六方BN、T汇基硬质合金、TiNi形状记忆合金等SHS制品都已工业应用。原苏联某些粉

末和制品的年产量为：MoSi260t，β－Si3N410t，TiC100t，BN100t，高氮铁合金500t，

LiNbO310t，硬质合金20t。1987年，原苏联建立了SHS研究中心－苏联科学院结构宏观动

力学研究所。SHS的创始人，原苏联科学院院士A.G.Merzhanov任所长。该所六百多人，

进行SHS基础研究和SHS技术、材料和应用的广泛研究，也小批量生产陶瓷粉末、硬质合

金和BN等陶瓷制品。在原苏联的其他共和国和城市也有SHS的专门研究机构。阿拉木图

的燃烧问题研究所有260人（3名教授，40位博士）主要从事燃烧理论及测试，矿物原料

的SHS合成，耐火材料，多孔材料，催化剂载体和涂料等SHS材料的研究。在西伯利亚托

姆斯克的原苏联科学院结构宏观动力学研究所托姆斯克分部，主要从事SHS合成金属间化

合物，高氮铁合金和氮钢的研究。现在，原苏联从事SHS工作的有52个城市、145个单位，

800多人已发表了论文或申请到专利［3］。

原苏联SHS的成就在80年代引起外界的注意。美国的SHS研究被列入美国国防部高

级研究计划局（Defense Advanced Research Projects Agency，简称DARPA）的计划（1984

～1986）。1985年举行了DARPA/ARMYSHS讨论会。1988年，J.B.Holt和Z.A.Munir

主持了“高温材料的燃烧合成和等离子合成”国际会议。A.G.Meyzhanon教授应邀做了

“自蔓延高温合成：20年的研究和发现”的长篇报告。最近几年，美国从事SHS研究的大

学，国家实验室和公司迅速增加。现在，在美国进行SHS研究和开发的已有40个城市、70

个单位，199人已发表了论文和申请了专利。最近，美国成立了燃烧合成学会AACS

（American Ass 0ciati 0n for Combustion Synthesis）〔4〕。

1981年日本的小田原修教授采用铝热离心法制备陶瓷内衬钢管。1984年，小泉光惠教

授和宫本钦生教授采用SHS制备Tib2、SiC和Si3N4。1987年，日本燃烧合成研究协会

JRACS（Japan ReSearch Association for COmbustion Synthesis）成立，每年都有几次学术

交流活动。至1989年底，该会会员单位26个，会员人数29人。现在，日本从事SHS的已

有17个城市、45个单位，115人已发表了论文和申请了专利。日本和美国的SHS学术交流

也很频繁。1990年1月在日本举行了第一次美—日燃烧合成讨论会。A.G.Merzhanov教授

应邀做了“离心力场下的自蔓延高温合成法”的报告［4］。

为了促进东西方之间的SHS技术交流，美国Kiser研究公司（KRI）专门从事将原苏

联的SHS技术介绍给西方，特别是美国。苏联解体后，给了美国引进前原苏联先进技术的

机会。经过美国有关公司的评估，将引进“材料燃烧合成法”作为首要任务［5］。

我国在70年代已利用Mo－Si的放热反应来制备M。Si12粉末［6］。最近几年，西北有色金

属研究院、南京电光源材料研究所、北京科技大学、武汉工业大学、冶金部钢铁研究总院

和中南工业大学等单位开展了SHS研究。1989年，加州大学Davis分校工学院Munir教授

应邀在北京科技大学介绍SHS，为期一周。参加者有十几个单位。1991年3月，SHS的创

始人之一Borovinskaya教授等4人应中国有色金属学会之邀在北京有色金属研究总院举

办了SHS讲习班，为期一周。全国二十几个单位参加。根据Borovinskaya教授的建议，北

京科技大学、北京有色金属研究总院、西北有色金属研究院和南京电光源材料所的代表在

讲习班上介绍了自己的SHS研究工作。最近几年，SHS开始引起有关领导部门的注意。北

京科技大学的SHS研究得到国家自然科学基金、教委博士点基金和冶金部的资助。“八五”

期间国家高技术863计划设立了金属－非金属材料复合的SHS技术项目，由武汉工业大学、

北京科技大学和冶金部钢铁研究总院承担。