
1.3.5 燃烧合成法
燃烧合成法(combustion synthesis,CS),又称自蔓延高温合成法(self-propagating high temperature synthesis,SHS)这一术语是由Merzhanov等首次提出[109]。这种合成方法具有很多优点,例如,反应传播速度快,反应可以在极短的时间内完成,反应所需的设备和工艺简单[110,111]。根据反应物在燃烧反应前的聚集状态,可将燃烧合成反应分为固相燃烧反应、液相燃烧反应和气相燃烧反应等。目前,已经应用到氮化铬粉体合成中的有固相燃烧反应合成法和液相燃烧反应合成法。
(1)固相燃烧反应合成法
Hirota[112]等首先将自蔓延高温技术用于氮化铬粉体的合成。他们将金属铬粉置于反应釜中,充入N2至0.18~2.0MPa,利用电场加热碳丝的方式引燃反应物,最终获得含有Cr2N和CrN的复合粉体。Martineli[113]等将铬粉放入耐高温高压的反应釜中,用N2排除反应釜中的空气后,通入高纯N2直至压力达到50MPa,采用感应加热铜丝的方式引燃铬粉,制得了β-Cr2N1-x和α-CrN混合相的氮化铬粉体。
Yeh[114]等将纯度为99.2%的铬粉作为原料,通过压机压制成直径为7mm的圆柱试样。合成反应在0.45~4.24MPa的N2压力下进行,实验中使用的N2纯度为99.999%。燃烧室中的样品配有600W筒式加热器,用于在点火之前提高测试样品的初始温度。通过燃烧反应最终可以获得含有CrN和Cr2N的混合粉末。
(2)液相燃烧反应合成法
Cao[115]等以商业硝酸铬和甘氨酸分别作为燃烧反应的氧化剂和燃烧剂,将两种物质在去离子水中进行充分混合。将混合后溶液放入500mL玻璃杯中,进行加热,制备出前驱体。在NH3气氛中,将前驱体加热到600~800℃并保温6h,最终可以获得组成均一的氮化铬粉末。