SHS法制備耐火材料的基本原理。SHS技術(shù)制備耐火材料是以具有還原階段的SHS反應(主要是鋁熱反應)為基礎(chǔ)的,鋁熱反應是氧化還原過程,通常是點燃后放出巨大的熱量而使反應能自我維持,這一特征使得鋁熱反應的能量利用率高,使之在耐火材料和陶瓷制備中的應用成為可能。用SHS技術(shù)制備耐火材料,必須考慮參與SHS反應的反應混合物是否容易獲得,反應混合物的成本、反應產(chǎn)物的熔點是否滿足耐火材料的要求。
在耐火材料制備方面所涉及的SHS技術(shù),都是以具有還原階段的SHS反應為基礎(chǔ)的,其原料組成如下:原料組成發(fā)熱材料發(fā)熱劑,如Al、Mg及其合金供氧劑,如Cr2O3、Fe2O3和空氣中的氧氣等。骨料添加劑,如CaF2、SiO2等。在材料的原料組成中,除了骨料和參與SHS反應的發(fā)熱材料外,其他物質(zhì)都稱為添加劑。添加劑的作用是在合成材料過程中改善燃燒特征、調(diào)整產(chǎn)物相的結(jié)構(gòu)和組成等。添加劑種類不同,在SHS反應過程中所起的作用也各不相同。
用于SHS耐火材料的主要添加劑有:各種高熔點氧化物(如SiO2、MgO、Al2O3等),菱鎂石、白云石、鉻鐵礦、耐火材料廢料、含碳組分和碳化物及堿金屬和堿土金屬鹽、金屬氮化物等。在SHS耐火材料中采用的具有還原階段的自蔓延反應都是鋁熱反應。鋁熱反應一詞*早由Goldschmidt于1908年創(chuàng)造,用來描述鋁與金屬氧化物之間所發(fā)生的高放熱的氧化還原反應。