材料工程基礎(chǔ)講稿-2013-新技術(shù)

材料制備新技術(shù)

從材料的成分-制備-組織-性能/價(jià)格關(guān)系出發(fā)，在性能和（或）價(jià)格、市場(chǎng)（需求）的驅(qū)動(dòng)下，人類尋求更高性能、更經(jīng)濟(jì)的材料制備、加工方法的努力一直沒有停止過。是人類文明和進(jìn)步的標(biāo)志和必然。隨著相關(guān)學(xué)科的發(fā)展、基礎(chǔ)研究的突破、需求的增長，新材料及材料新技術(shù)還將不斷地涌現(xiàn)。1材料制備新技術(shù)

機(jī)械合金化(MA)技術(shù)、快速凝固(RP)技術(shù)、自蔓延高溫合成(SHS)技術(shù)、半固態(tài)成型技術(shù)、微成型加工技術(shù)、納米及亞微米技術(shù)、凈近形（net-shape）技術(shù)、溶膠-凝膠（Sol-Gel）技術(shù)、大塑性變形（ＳＰＤ）技術(shù)等。2第一章機(jī)械合金化技術(shù)

機(jī)械合金化(MechanicalAlloying—簡稱MA)是由美國INCO公司的Benjamin在上世紀(jì)60年代為制備鎳基Ni3Al相析出強(qiáng)化高溫合金而研制成的一種材料制備新技術(shù)。是將不同成分的粉末在高能球磨機(jī)中進(jìn)行較長時(shí)間的研磨，使其在固相狀態(tài)下達(dá)到合金化。（什么叫合金化？以擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)為標(biāo)志，形成---）

MA技術(shù)真正引起材料研究者重視則是自1983年Koch等人利用MA法制得Ni60-Nb40非晶態(tài)合金以后才開始。3

雖然機(jī)械合金化過程與普通的固態(tài)反應(yīng)有著相似之處，但由于MA過程中引入大量應(yīng)變、缺陷以及納米級(jí)的微結(jié)構(gòu)，因而具有特殊的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特征，可以制備出在常規(guī)條件下難以合金化的新合金。

MA技術(shù)不僅可以合成ODS(氧化物彌散強(qiáng)化合金)、金屬間化合物、陶瓷等穩(wěn)態(tài)材料，而且廣泛應(yīng)用于制備非晶、準(zhǔn)晶、納米晶、過飽和固溶體、互不相溶固溶體等亞穩(wěn)態(tài)的合金材料；既可制備結(jié)構(gòu)材料，又能制備磁性、超導(dǎo)、儲(chǔ)氫、熱電等功能材料。MA技術(shù)的機(jī)械化學(xué)效應(yīng)可以使某些因動(dòng)力學(xué)原因在室溫下難以進(jìn)行的化學(xué)反應(yīng)發(fā)生。是國內(nèi)外材料領(lǐng)域的研究及應(yīng)用熱點(diǎn)，是材料制備的重要新技術(shù)之一。41.1機(jī)械合金化工藝過程及特點(diǎn)

機(jī)械合金化是利用機(jī)械作用(如球磨)使原料發(fā)生強(qiáng)烈的變形及粉碎，并在不斷的變形、粉碎及焊合的循環(huán)中發(fā)生合金化，形成均勻成分的合金。

在普通球磨條件下，原料會(huì)產(chǎn)生變形及破碎，并在較大尺度上實(shí)現(xiàn)均勻化，要發(fā)生機(jī)械合金化，必須在高能球磨條件下才能實(shí)現(xiàn)。由于是在機(jī)械作用下實(shí)現(xiàn)合金化，因而其產(chǎn)物與普通熔鑄合金不同，其工藝過程也與粉末冶金方法有所差異。

51.1.1機(jī)械合金化工藝

目前所采用的機(jī)械合金化方法主要有冷軋及球磨兩種工藝。冷軋技術(shù)相對(duì)而言可以制備出較大尺寸的合金材料，然而由于需要反復(fù)軋制，因而工序相對(duì)復(fù)雜，應(yīng)用也較少。

球磨法由于容易實(shí)現(xiàn)原料的連續(xù)反復(fù)變形，因而是機(jī)械合金化普遍采用的技術(shù)。

6(1)球磨設(shè)備目前用于機(jī)械合金化的球磨機(jī)主要有振動(dòng)式、攪拌式、行星式和滾筒式四種。7

滾筒式球磨機(jī)主要用于混料。由于受臨界轉(zhuǎn)速的限制，球的運(yùn)動(dòng)速度偏低，要產(chǎn)生機(jī)械合金化需要有足夠能量，故桶徑應(yīng)在1m以上，且球磨時(shí)間也較長。

攪拌式球磨效率較高，研磨強(qiáng)度可在較大范圍內(nèi)調(diào)整，合金化時(shí)間適中。

振動(dòng)式球磨能量大，合金化時(shí)間可大幅度縮短，在其它條件相同的情況下，相對(duì)攪拌式球磨，合金化時(shí)間可以縮短5～6倍。

行星式球磨與振動(dòng)式相似，但卻存在裝料量少的缺點(diǎn)。

8(2)磨球與球料比常用的磨球有不銹鋼球、硬質(zhì)合金球、瑪瑙球或陶瓷球。應(yīng)盡量選用與粉料成分大致相同或相近的磨球。通常比重大的磨球效果較好。實(shí)際球磨過程中應(yīng)大小球配合使用，可得到到較好的球磨效率：大球主要起攪拌和砸碎的作用，在球磨初期作用較大，而小球則對(duì)獲得最終細(xì)小的產(chǎn)物起主要作用。常用的球料體積比在5～10之間。9(3)球磨強(qiáng)度

當(dāng)球磨強(qiáng)度提高時(shí)，在一定范圍內(nèi)，合金化效果會(huì)更好。球磨強(qiáng)度主要受球磨設(shè)備及轉(zhuǎn)速的影響。但是若球磨強(qiáng)度過高，研磨介質(zhì)損失較大，粉末污染嚴(yán)重，且局部溫度較高，這對(duì)非晶態(tài)合金的形成是不利的。

10(4)球磨氣氛由于球磨后粉末的直徑在微米級(jí)，存在著極大的比表面積，因而活性大的合金在球磨過程中對(duì)大氣污染的防范是非常重要的。當(dāng)球磨在大氣下進(jìn)行時(shí)，會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的氧及氮的污染。采用惰性氣體保護(hù)或在真空下球磨可以減小或消除大氣污染。11(5)添加劑為了使延性較好的組元如A1，Sn等在球磨過程中不過分冷焊以利粉碎，同時(shí)防止粉末大量粘附在磨球及球罐壁上，需添加表面活性劑及過程控制劑。添加劑應(yīng)易于揮發(fā)，不與原料與研磨介質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)對(duì)粉末的濕潤性好。常用的添加劑有甲醇、硬脂酸、烷烴等有機(jī)物。但是，添加劑也有可能成為污染源，因而添加劑的選用及用量應(yīng)視具體的MA過程而定。121.1.2機(jī)械合金化特點(diǎn)

合金的制備傳統(tǒng)上主要采用熔鑄、粉末冶金、高溫自蔓延等方法。相對(duì)這些工藝，機(jī)械合金化有以下特點(diǎn)。

(1)工藝簡單，過程容易控制。所使用的球磨設(shè)備制造工藝成熟，產(chǎn)量大，如一臺(tái)大型球磨機(jī)日產(chǎn)量可達(dá)噸級(jí)，生產(chǎn)成本低，適于工業(yè)化。

(2)能在室溫下實(shí)現(xiàn)合金化。可以避免熔煉合金過程中難以排除的成分偏析等現(xiàn)象的發(fā)生。特別是對(duì)于難熔金屬以及熔點(diǎn)或蒸氣壓相差較大的金屬系的合金化，機(jī)械合金化顯示出巨大的優(yōu)越性。13(3)與粉末冶金及自蔓延高溫合成工藝相比，機(jī)械合金化不受混料均勻化的制約，將原料混合及合金化一次完成。

(4)制備體系范圍大。突破了熔鑄法及快速凝固技術(shù)的局限，拓寬了合金成分范圍。

(5)誘發(fā)固態(tài)相變，制備非晶及準(zhǔn)晶材料，從而避開了準(zhǔn)晶、非晶形成時(shí)對(duì)熔體冷速及形核條體的苛刻要求。

14(6)可形成穩(wěn)態(tài)相，也可制備出一系列的納米晶材料和過飽和固溶體等亞穩(wěn)態(tài)材料。

(7)能實(shí)現(xiàn)彌散、固溶和細(xì)晶三位一體的強(qiáng)化機(jī)制。

(8)可誘發(fā)在常溫或低溫下難以進(jìn)行的固-固(S-S)，固-液(S-L)和固-氣(S-G)多相化學(xué)反應(yīng)。

151.2機(jī)械合金化原理1.2.1基本原理

在磨球的碰撞沖擊和摩搓的作用下，粉末發(fā)生強(qiáng)烈的塑性變形并破碎，形成潔凈的原子化表面，在壓力作用下相互冷焊在一起，形成復(fù)合顆粒。（復(fù)合顆粒的產(chǎn)生）復(fù)合顆粒變形、破碎，反復(fù)的焊合與破碎就形成了具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合顆粒，且平均尺寸不斷細(xì)化，形成了無數(shù)的擴(kuò)散-反應(yīng)偶。（層細(xì)化、擴(kuò)散-反應(yīng)偶）應(yīng)力應(yīng)變和大量點(diǎn)陣缺陷（空位、位錯(cuò)、晶界等）的產(chǎn)生，使系統(tǒng)儲(chǔ)能很高，每摩爾達(dá)十幾千焦，粉末活性被大幅度提高；同時(shí)，磨球及顆粒相互之間的碰撞瞬間會(huì)造成界面溫升，這些變化不僅可以促進(jìn)界面處的擴(kuò)散，而且可以誘發(fā)某些系統(tǒng)的多相化反應(yīng)，最終導(dǎo)致均勻合金的形成。（能量升高促進(jìn)擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)）

161.2.2機(jī)械合金化過程的固態(tài)反應(yīng)機(jī)理

在機(jī)械合金化過程中，一些在常溫或低溫下難以進(jìn)行的反應(yīng)可以發(fā)生，其反應(yīng)機(jī)理有以下三類：

17(1)界面反應(yīng)機(jī)理

在球磨過程中粉末系統(tǒng)的活性達(dá)到足夠高時(shí)，磨球與粉末顆粒相互碰撞造成的界面溫升誘發(fā)了此處的化學(xué)反應(yīng)。由于球磨過程中粉末顆粒不斷發(fā)生斷裂，產(chǎn)生大量的新鮮表面，反應(yīng)產(chǎn)物被帶走，從而維持反應(yīng)的持續(xù)進(jìn)行，直至整個(gè)過程結(jié)束。這一機(jī)制在Fe，Ti，Al-Ta/Si等系統(tǒng)的反應(yīng)中得到證實(shí)。18(2)固溶-分解機(jī)理

反應(yīng)元素在金屬基體內(nèi)擴(kuò)散形成過飽和固溶體，隨后進(jìn)一步球磨或熱處理使過飽和固溶體分解，生成金屬間化合物。

Fe／N2，Ni／C，Ni／Si等系統(tǒng)的反應(yīng)屬于此類。19(3)自蔓延燃燒反應(yīng)機(jī)理對(duì)那些放熱量很大的化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)，啟動(dòng)反應(yīng)需很高的加熱溫度，但在球磨過程中由于組織細(xì)化，系統(tǒng)儲(chǔ)能很高，使系統(tǒng)反應(yīng)啟動(dòng)所需的臨界溫度Tig下降，當(dāng)某一瞬間碰撞處界面溫度Te>Tig時(shí)，此處反應(yīng)被啟動(dòng)，放出的大量熱使反應(yīng)迅速完成。研究表明，反應(yīng)過程中達(dá)到了很高的溫度，如CuO／Ti及V2O5／A1系統(tǒng)的反應(yīng)溫度都達(dá)到產(chǎn)物的液相溫度以上，發(fā)生了熔化和再凝固。（誘發(fā)高放熱反應(yīng)）20

1.3機(jī)械合金化在材料制備中的應(yīng)用

機(jī)械合金化在彌散強(qiáng)化金屬材料、納米材料、非晶態(tài)合金、難熔合金、稀土永磁材料等領(lǐng)域中得到了應(yīng)用。

21(1)彌散強(qiáng)化材料（ODS)

彌散強(qiáng)化一直是提高金屬材料高溫性能及其熱穩(wěn)定性的重要手段，主要依靠彌散相對(duì)位錯(cuò)的釘扎作用來強(qiáng)化金屬基體。由于彌散相(主要為氧化物)本身都具有極高的熔點(diǎn)，它能使所強(qiáng)化的合金在接近熔點(diǎn)的溫度(≥0.9Tm)下保持可使用的強(qiáng)度，而其它強(qiáng)化方法如形變強(qiáng)化，沉淀析出強(qiáng)化，固溶強(qiáng)化等則隨溫度升高強(qiáng)化效果迅速下降。(高溫強(qiáng)度）采用機(jī)械合金化，可以使彌散相尺寸更加細(xì)小、均勻，體積分?jǐn)?shù)更易控制。Ni基和Fe基高溫合金及Al基彌散強(qiáng)化合金是目前采用MA法制備最多的材料，而Ti基合金及金屬間化合物近來也得到了開發(fā)。22(2)納米晶材料

采用MA技術(shù)已經(jīng)制備出了Cr，F(xiàn)e，Ti，Cu，Ni，Nb，W等純金屬納米材料和一系列合金納米材料如Fe-Al、B，

Ti-Si、B，Pd-Si，Ni-Mo，Al-Nb，Ni-Zr，Cu-Ta，Cu-W，F(xiàn)e-Cu等，近年來，又制備出Ni/TiC，Ni/SiC，Cu/-TiN等納米復(fù)合材料。23

納米晶材料的形成機(jī)制：在高應(yīng)變速率下，由位錯(cuò)密集網(wǎng)絡(luò)組成的切變帶的形成是主要的形變機(jī)制。這些變形集中的切變帶寬約0.1～1μm，球磨初期位錯(cuò)密度增大，原子級(jí)應(yīng)變亦隨之增大。當(dāng)達(dá)到某一位錯(cuò)密度時(shí)，晶粒解體為由小角度晶界分隔的亞晶粒并導(dǎo)致原子級(jí)水平應(yīng)變下降。繼續(xù)球磨，切變帶中的亞晶粒進(jìn)一步細(xì)化到最終晶粒尺寸，晶粒間的相對(duì)取向演變?yōu)榇蠼嵌染Ы绲臒o規(guī)則取向。由于納米晶粒本身位錯(cuò)密度極低，當(dāng)粉末達(dá)到完全納米晶結(jié)構(gòu)時(shí)，開動(dòng)納米晶粒內(nèi)的位錯(cuò)需要克服極大的阻力，因此以后的變形主要通過晶界的滑動(dòng)來實(shí)現(xiàn)，最終形成無規(guī)則取向的納米晶材料。24(3)非晶態(tài)合金

近年來，采用機(jī)械合金化制備非晶態(tài)合金是該技術(shù)重點(diǎn)研究方向之一。事實(shí)上，正是由于非晶態(tài)合金的MA法制備，才使機(jī)械合金化真正成為材料制備新技術(shù)之一。最早的非晶態(tài)合金是由金屬一金屬系統(tǒng)組成，如Ni-Nb及Au-La等。而現(xiàn)在金屬、類金屬系列、金屬問化合物系、純?cè)叵担ㄈ鏢i）的非晶態(tài)材料都可采用機(jī)械合金化方法制備。

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關(guān)于非晶態(tài)合金的形成機(jī)制，目前主要有兩種：一種是固態(tài)反應(yīng)機(jī)制，由于終態(tài)的非晶相比起始態(tài)的組元具有更低的自由能，可保證非晶形成的熱力學(xué)條件。反應(yīng)形成非晶核之后，組元間通過互擴(kuò)散，使非晶核長大，最終形成非晶材料。另一種為缺陷形成機(jī)制，即研磨引入的缺陷增多，導(dǎo)致體系混亂度增大而非晶化。這種機(jī)制在混合熱為零的Fe-W系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證。研究表明，機(jī)械合金化所制備的非晶態(tài)合金與快速凝固所制備的非晶態(tài)合金物理性能一致，從而表明機(jī)械合金化所制備的非晶態(tài)合金確實(shí)為非晶態(tài)而非納米晶。26(4)磁性材料

(5)金屬間化合物

(6)金屬的精煉（反應(yīng)去除雜質(zhì)）

除此之外，MA還可合成超導(dǎo)合金、梯度材料、形狀記憶合金、熱電材料、儲(chǔ)氫合金等。

27習(xí)題與思考題什么是合金化？固態(tài)下發(fā)生合金化的根本原因（基本原理）是什么?3.機(jī)械合金化的技術(shù)特點(diǎn)是什么？4.MA方法獲得納米晶、非晶材料的機(jī)制是什么？

(15h)28第二章自蔓延高溫合成技術(shù)

自蔓延高溫合成（Self-PropagatingHighTemperatureSynthesis，簡稱SHS）技術(shù)是制備材料的一種新方法，自從1967年前蘇聯(lián)科學(xué)家Merzhanov等人提出這一方法以來，世界各國競(jìng)相研究和采用，發(fā)展非常迅速。自傳播合成，自燃燒合成，及燃燒合成等。國內(nèi)習(xí)慣上延用自蔓延高溫合成這一術(shù)語。

292.1自蔓延高溫合成工藝

2.1.1自蔓延高溫合成工藝過程所謂自蔓延高溫合成是指利用外部提供必要的能量誘發(fā)高放熱化學(xué)反應(yīng)體系局部發(fā)生化學(xué)反應(yīng)（點(diǎn)燃），形成化學(xué)反應(yīng)燃燒波，此后化學(xué)反應(yīng)在自身放出熱量的支持下繼續(xù)進(jìn)行，直至反應(yīng)結(jié)束。

30312.1.2自蔓延高溫合成工藝特點(diǎn)自蔓延高溫合成技術(shù)與其它化學(xué)合成及冶金方法相比，具有許多優(yōu)點(diǎn)。除了需要提供少許的點(diǎn)火能量外，反應(yīng)基本上是在自身所產(chǎn)生的能量推動(dòng)下進(jìn)行的，最大限度地利用了原子間的化學(xué)能，與其它方法需使用大量的電能、熱能、機(jī)械能相比，該工藝具有明顯的節(jié)能效果。(節(jié)約能源）整個(gè)過程通常在幾秒鐘或幾分鐘之間就完成，因而其生產(chǎn)效率極高。（快速高效）設(shè)備簡單，固定資產(chǎn)投入低。32

反應(yīng)過程燃燒波前沿的溫度極高，可蒸發(fā)掉原始坯樣中的雜質(zhì)元素，得到高純度的合成產(chǎn)物。升溫及冷卻速度極快，易于形成高濃度缺陷和非平衡結(jié)構(gòu)，生成高活性的亞穩(wěn)態(tài)產(chǎn)物。上述優(yōu)點(diǎn)是十分顯著的，因而這一工藝在商業(yè)生產(chǎn)中很快被采用。然而這一方法也存在產(chǎn)物一般為多孔狀、有時(shí)反應(yīng)不完全等缺陷，通過采用加壓燒結(jié)、改善反應(yīng)條件等措施，這些問題可以得到解決。33342.2自蔓延高溫合成工藝分類（1）穩(wěn)態(tài)SHS及非穩(wěn)態(tài)SHS

根據(jù)燃燒波擴(kuò)展的均勻性可把自蔓延高溫合成分為穩(wěn)態(tài)燃燒和非穩(wěn)態(tài)燃燒。穩(wěn)態(tài)燃燒中燃燒波始終以均勻速度向前蔓延，產(chǎn)物組織結(jié)構(gòu)比較均勻。非穩(wěn)態(tài)燃燒包括振蕩燃燒及螺旋燃燒兩種。3536（2）無氣燃燒與有氣燃燒有氣態(tài)物質(zhì)加入反應(yīng)的合成體系稱有氣自蔓延高溫合成。反應(yīng)物都為固態(tài)的合成體系稱為無氣自蔓延高溫合成，或稱為固態(tài)反應(yīng)，其反應(yīng)燃燒波被稱為“固體火焰”。。37（3）無壓SHS及加壓SHS

一般燃燒合成均在真空或常壓條件下進(jìn)行，這種工藝稱之為無壓自蔓延高溫合成。為了提高合成產(chǎn)物致密性或抑制反應(yīng)中氣體的產(chǎn)生，反應(yīng)在比較高的壓力下進(jìn)行，此工藝稱之為加壓自蔓延高溫合成。

382.3自蔓延高溫合成理論

2.3.1自蔓延高溫合成熱力學(xué)

SHS過程本質(zhì)上是劇烈的（放熱）化學(xué)反應(yīng)過程。討論較多的參數(shù)是SHS燃燒反應(yīng)絕熱溫度Tad=（adiabatictemperature），即假設(shè)體系在沒有熱量損失的條件下，化學(xué)反應(yīng)放出的熱量使體系能夠達(dá)到的最高溫度。

39402.3.2自蔓延高溫合成反應(yīng)過程與動(dòng)力學(xué)

由于絕大多數(shù)SHS反應(yīng)體系并非在原子或分子水平上均勻混合的，因而用一般的物理化學(xué)反應(yīng)理論來解釋，會(huì)遇到困難。這里質(zhì)量的傳遞和能量的傳遞成為影響反應(yīng)過程的重要因數(shù)。因SHS反應(yīng)的特殊性和復(fù)雜性，目前的研究結(jié)果還是初步的。

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如在Al-Cr2O3SHS體系的研究中發(fā)現(xiàn)，[Al]/[氧化物]摩爾比對(duì)反應(yīng)過程影響很大，不同的摩爾比，反應(yīng)過程不一樣。

（相關(guān)研究還有空間）422.4自蔓延高溫合成技術(shù)的應(yīng)用

(1)（化合物）粉體合成將一般純度鈦粉與碳粉或硼粉等原料按一定比例混合均勻，然后通電點(diǎn)火燃燒，僅幾秒鐘就可制成TiC或TiB2陶瓷粉末，整個(gè)合成過程只需少許點(diǎn)火能量。用燃燒合成法合成TiC粉的成本只有傳統(tǒng)方法的30%-50%，其純度也高于傳統(tǒng)方法生成的粉末。前蘇聯(lián)除了生產(chǎn)TiC，TiB2粉外，還用燃燒合成法生產(chǎn)了S3N4，MoSi2陶瓷粉末，以及Al2O3-TiC復(fù)相陶瓷粉末，這些粉末已應(yīng)用于生產(chǎn)磨料、刀具、電熱元件以及結(jié)構(gòu)陶瓷部件等。43(2)塊材制備這是SHS工藝最廣泛研究領(lǐng)域之一，目前已在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)制備了TiC，TiB2，Al2O3-TiC，WC，SiC等陶瓷材料，以及Ni-Al，Ti-Al，F(xiàn)e-Al，Nb-Al，Ti-Ni，Ti-Si和Mo-Si等金屬間化合物。一般無壓SHS產(chǎn)物致密度太低，現(xiàn)普遍采用SHS與熱壓相結(jié)合方法來提高產(chǎn)物的致密度。

Miyamoto等生產(chǎn)出幾乎完全致密的TiC，TIB2和Al2O3-TiC等陶瓷材料的實(shí)驗(yàn)室樣品。我國已用高溫燃燒合成成功制備出BN致密刀具材料，初步研究表明，這種材料的韌性高于燒結(jié)BN，耐磨性、抗機(jī)械或熱沖擊能力及化學(xué)穩(wěn)定性均非常優(yōu)越。

44(3)制備復(fù)合材料

SHS法制備的復(fù)合材料中，強(qiáng)化相為原位形成，因而界面純凈，可根本解決復(fù)合材料界面污染問題，而且其中強(qiáng)化相具有彌散細(xì)小分布等特點(diǎn)?，F(xiàn)已合成了TiC，SiC，TiB2等陶瓷顆粒增強(qiáng)的Al，Ni，Cu基、以及Ni-Al，Ti-AL和MoSi2等金屬間化合物基，或Al2O3陶瓷基復(fù)合材料，以及TiC/Ni，TiC/Fe和（TiC+Al2O3）/Ni等復(fù)合材料樣品。45SHS在制備梯度功能材料（FunctionalGradientMaterial簡稱FGM）中的應(yīng)用。

FGM是日本科學(xué)家首先提出的一種復(fù)合材料新概念，其最大特點(diǎn)是克服了兩種性能完全不同材料（如金屬和陶瓷）接觸界面處產(chǎn)生的物理、化學(xué)和力學(xué)不相容性。與其它FGM制備方法相比，燃燒合成法不僅可最大限度保持原始設(shè)計(jì)的成分梯度，而且梯度層之間因反應(yīng)物比例不同而引起反應(yīng)溫度不同，合成時(shí)形成自然溫差燒結(jié)。目前已用燃燒合成法制備了TiB2-Cu，TiB2-Ni，TiB2-Al，TiB2-Ni和MoSi2-TiAl等系列的FGM樣品。46

結(jié)合離心技術(shù)，SHS法可制備另一類復(fù)合材料：在管零件內(nèi)表面涂覆陶瓷內(nèi)襯。小田原修采用這種技術(shù)已制備出長度大于5cm，直徑大于0.3m的大尺寸復(fù)合管，并且開展了用這種復(fù)合管輸送熔融態(tài)鋁和高溫腐蝕氣體的工作。（鋁熱法）