18. Основы технологии металлотермии (внепечной) и ее применение для получения, нагрева, пайки, сварки и резки материалов.

Металлотермия — восстановление металлов из их соединений другими металлами, химически значительно более активными чем восстанавливаемые, при повышенных температурах, например, алюминотермия (алюмотермия), где восстановителем является алюминий.  Как восстановители применяют кремний (обычно в виде ферросилиция), кальций, барий, магний, натрий, литий, лантан и др. 

Металлотермию используют для производства некоторых цветных и редких металлов. Выбор металла-востановителя определяется экономическими показателями и термодинамическими показателями, и сильно зависит от природы восстанавливаемого соединения.  Металлотермическому восстановлению подвергаются: токсиды, фториды, хлориды металлов и изредка сложные смеси оксидов и галогенидов, или непосредственно руды.  Выбор металла-восстановителя так же определяется желательным отсутствием сплавления его с получаемым продуктом или легкую отделяемость методами химической обработки(выщелачиванием водой, щелочами или кислотами). 

Внепечной метод: Перемешанную шихту загружают в горн и поджигают запалом из стружки Mg. Плавку проводят как с выпуском металла, так и без (плавка на "блок"). Средняя продолжительность такого процесса (на 4-6 т шихты) 15-20 мин. Степень извлечения металла ок. 70-80%. Шлак и металл разделяют либо механически после остывания, либо путем раздельного выпуска. Внепечным методом получают легковосстанавливаемые металлы (V, Nb и др.), а также лигатуры, содержащие относительно трудновосстанавливаемые металлы.

19. Особенности свс и свс-компактирования. Примеры получения материалов и изделий.

СВС - это разновидность горения, в котором образуются ценные твердые вещества, путем перемещения волны химической реакции по смеси реагентов с образованием твердых конечных продуктов, проводимый с целью синтеза веществ материалов. СВС представляет собой режим протекания сильной экзотермической реакции (реакции горения), в котором тепловыделение локализовано в слое и передается от слоя к слою путем теплопередачи.

Процесс возможен в системах с различным агрегатным состоянием, имеет тепловую природу. Характерный признак - образование твердого продукта. Главное предназначение СВС - синтез веществ и материалов, создание новых технологических процессов и организация производств.

Методика СВС проста: из порошков реагентов го­товится смесь, которая помещается (в виде свобод­ной засыпки или спрессованных таблеток) в установку, куда подается кислород (при необходимости) и прово­дится инициирование. Установка снабжена устройства­ми для гравиметрических измерений, а также для измерения скорости и температуры горения. После прохождения волны горения (синтеза) и остывания продукта экспериментатор имеет дело с готовым продуктом.

Основными величинами, характеризующими распро­странение фронта горения, являются линейная скорость горения (Цг) и развивающаяся при горении максималь­ная температура (Тт), которую определяют термоэлект­рическим методом с применением ППР-термопар, распо­ложенных в середине образцов. Скорость распростра­нения волны синтеза в простейших случаях измеряют двумя термопарами, размещенными на определенном расстоянии друг от друга, а также с помощью оптико-фотографических методов.

Технологические достоинства СВС заложены в самом принципе - использование быстровыделяющегося тепла химических реакций вместо нагрева вещества от внешнего источника, поэтому, многие СВС-процессы даже в простейшем варианте успешно конкурируют с традиционными энергоемкими технологиями.