氮化鈦、碳化鈦和碳氮化鈦的合成及其在炭磚中的應(yīng)用.pdf

1、TiC、TiN和Ti(C，N)系列含鈦化合物具有熔點高、硬度大、化學(xué)和熱穩(wěn)定性好等一系列優(yōu)異的性能，在機械、化工、微電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。如果以TiC、TiN以及Ti(C，N)為添加劑與一些耐火材料復(fù)合，則可能制得強度大、導(dǎo)熱性能高、抗鐵水侵蝕性能好的復(fù)合耐火材料，這將是一種具有很大發(fā)展前途的材料。 本研究工作分為兩部分：第一部分研究了不同氣氛、處理溫度以及還原劑種類對合成TiC、TiN及Ti(C，N)的影響，從熱力學(xué)角

2、度分析了在氮氣和埋炭氣氛下合成TiC、TiN及Ti(C，N)的可行性，借助XRD和SEM和TEM探討了合成反應(yīng)的反應(yīng)機理；第二部分研究了TiC、TiN和Ti(C，N)等添加劑對炭磚性能的影響以及使用預(yù)合成顆粒作為骨料對炭磚性能的影響。通過以上研究，得出如下主要結(jié)論： 1.氮氣氣氛下，C與TiO2在各個溫度點下均能發(fā)生反應(yīng)，在1200℃下，產(chǎn)物中除了TiN外，還有少量Ti3O5。隨著處理溫度的升高，TiO2全部轉(zhuǎn)化為TiN。而在埋

3、炭氣氛中，各個溫度點下均有TiO2剩余，且隨著處理溫度的升高，產(chǎn)物中TiN的含量逐漸增加。在實際過程中，碳熱還原法得不到純凈的TiN，實際產(chǎn)物應(yīng)該為TiN和TiO的固溶體。 2.Al和TiO2在氮氣氣氛中各個溫度點下反應(yīng)進行的都很完全。而在埋炭氣氛下，在1300℃和1400℃下均有少量TiO2剩余，隨著處理溫度的升高，TiN的含量逐漸增加，同碳熱還原法一樣，鋁熱還原過程中也得不到純凈的TiN，實際產(chǎn)物也應(yīng)該為TiN和TiO的固溶

4、體。 3.C、Al還原TiO2在氮氣氣氛中各個溫度點下反應(yīng)進行的都很完全，產(chǎn)物均為Ti(C，N)。而在埋炭氣氛下中，產(chǎn)物均為Ti(C，N)，在1300℃和1400℃下均有少量TiO2剩余，隨著處理溫度的升高，TiO2的含量逐漸減少。 4.C、Si還原TiO2在氮氣氣氛中各個溫度點下TiO2均已轉(zhuǎn)化成為Ti(C，N)，埋炭氣氛中，在各個溫度點下都有少量TiO2剩余，產(chǎn)物均為Ti(C，N)。 5.處理溫度對合成反應(yīng)有

5、重要的影響，處理溫度高，TiO2的轉(zhuǎn)化率也越高，同時，對于同一組試樣，在相同的處理溫度下，氮氣氣氛下要比在埋炭氣氛下反應(yīng)的更加完全。 6.添加劑Al2O3、TiC、TiN和Ti(C，N)能有效的改善炭磚的各項常規(guī)物理性能，用TiO2作為添加劑的試樣的物理性能也有一定程度的提高，但是效果不明顯，用Al和TiO2作為添加劑的試樣的各項物理性能要優(yōu)于只用TiO2作為添加劑的試樣，接近于用TiC、TiN和Ti(C，N)作添加劑的幾組試樣