以鈦酸四正丁酯為鈦源制備超細(xì)TiC-Ti(C1-xNx)粉體.pdf

1、TiC具有高熔點(diǎn)、高硬度、高耐磨性等特點(diǎn),被廣泛用于磨具、切削工具及復(fù)合材料的增強(qiáng)體等。而Ti(C1-xNx)則是由TiC與TiN形成的連續(xù)固溶體,是一種具備優(yōu)良性能和廣泛用途的難熔非氧化物材料。其具有熔點(diǎn)高、硬度大、耐蝕性和抗氧化性好等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還具備優(yōu)良的導(dǎo)電熱性,適用于化工、電子、機(jī)械、航天航空、汽車制造等諸多領(lǐng)域。超細(xì)粉廣義上指粒度從納米到微米的一系列超細(xì)材料。超細(xì)粉的制備進(jìn)一步提高了TiC/Ti(C1-xNx)的應(yīng)用價(jià)值,有著

2、極其廣闊的前景。目前工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的TiC粉大多為2～5μm,Ti(C1-xNx)粉約為2～4μm。伴隨著工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展,工業(yè)對(duì)超細(xì)TiC及Ti(C1-xNx)粉的需求量越來越大。市售納米級(jí)TiC與Ti(C1-xNx)粉的價(jià)格分別在3500元/公斤和5000元/公斤左右,價(jià)格十分昂貴,因此降低超細(xì)TiC/Ti(C1-xNx)粉制備技術(shù)研究成本具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。
　　Ti(OC4H9)4為鈦源,以碳黑為C源,或以有機(jī)物高溫下發(fā)

3、生裂解裂化反應(yīng)提供C源,溶膠凝膠法制備燒結(jié)前驅(qū)體。對(duì)其進(jìn)行綜合熱分析及反應(yīng)機(jī)理分析后,得出其反應(yīng)進(jìn)行溫度應(yīng)高于1427℃。本文還研究了實(shí)驗(yàn)過程中不同原料、配料比、溫度、時(shí)間等工藝參數(shù),對(duì)燒結(jié)后產(chǎn)物物相、粒度及粉體形貌和組分的影響。通過對(duì)不同原料的研究得出無機(jī)碳體系將著重研究納米超導(dǎo)電碳黑,有機(jī)碳體系將著重研究酚醛樹脂;配料比實(shí)驗(yàn)研究得出各體系合成產(chǎn)物的最佳配料比;合成溫度與保溫時(shí)間的研究結(jié)果表明TiC/Ti(C1-xNx)的最佳合成溫度

4、為1500℃,保溫時(shí)間為1h。
　　Ti(OC4H9)4遇水可水解為Ti(OH)4,經(jīng)溶膠凝膠后,可以細(xì)化原料。在溶膠凝膠之前,加入碳源攪拌一段時(shí)間,使反應(yīng)物通過溶膠凝膠達(dá)到空間分散的目的,得到燒結(jié)前驅(qū)體,碳熱還原制備出平均粒度約200nm的TiC/Ti(C1-xNx)。酚醛樹脂與Ti(OC4H9)4溶膠凝膠制備前驅(qū)體于高溫裂化產(chǎn)生碳源后,碳熱還原制備出平均粒度小于200nm的TiC/Ti(C1-xNx),是一條合成超細(xì)TiC/T

5、i(C1-xNx)粉體的新途徑,在碳熱還原合成TiC/Ti(C1-xNx)領(lǐng)域罕有報(bào)道。溶膠凝膠法制備前驅(qū)體,能夠提高原料混合的均勻度,混料效果優(yōu)于球磨混料。在最佳配料比,1500℃,保溫1h時(shí),可以制備出高純超細(xì)TiC/Ti(C1-xNx)粉體。對(duì)比有機(jī)碳源與無機(jī)碳源制備TiC/Ti(C1-xNx)過程,有機(jī)物碳熱還原過程更復(fù)雜,表現(xiàn)在低溫下有機(jī)物發(fā)生一系列復(fù)雜的斷鏈反應(yīng),分子結(jié)構(gòu)重排。1000℃時(shí)有機(jī)物的裂解裂化反應(yīng)基本結(jié)束。有機(jī)物