开放体系下碳热还原法制备碳氮化钛粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了碳氮化钛粉末.结合TG、DSC、XRD、SEM等分析测试手段对开放体系下TiO2的碳热还原氮化的反应过程,以及该过程中的物相演变进行了研究.结果表明,随着温度的升高,反应过程中的物相演变遵循TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N,O)→Ti(C,N,O)→Ti(C,N)的顺序;1355℃时,对应着中间氧化物Ti3O5向立方相Ti(C,N,O)的转变,该过程在整个反应进程中转化速度最快;当,m(Ti):m(C)=1:2.7,氮气流量为500ml/min,1600℃下保温3h的情况下,可获得晶粒大小为40.9nm的TiC0.704N0.296粉末.     

几种碳源对碳热还原氮化法制备Ti(C,N)粉末的影响

以纳米TiO2和不同碳源为原料,采用碳热还原氮化法,制备了Ti(C,N)粉末.通过X射线衍射分析、热分析、扫描电镜、化学成分分析等手段研究了TiO2碳热还原氮化过程的反应机理和不同碳源对制备碳氮化钛粉末的影响.结果表明,在TiO2碳热还原氮化过程中,前期主要为TiO2/C固-固反应,后期CO参与的气-固反应变为主要反应...     

纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末的制备及组织结构研究

研究了纳米晶Ti(C,N)固溶体粉末的碳热还原反应制备及其组织结构特征。结果表明．以球形亚微米TiO2粉末和纳米碳黑为原料，通过原料成分C／Ti的准确配比和适当的工艺参数，可制备出成分优良的晶粒度为37nm的单相纳米晶Ti(C，N)固溶体粉末。     

开放体系下碳热还原氮化法制备(Ti、W、Mo、V)CN固溶体粉末的研究

在开放体系下,采用碳热还原氮化的方法制备出了(Ti、W、Mo、V)CN固溶体粉末。结合XRD、SEM等分析测试手段对该过程中的物相以及显微形貌的演变进行了研究。结果表明(Ti、W、Mo、V)CN合成过程中物相演变遵循以下顺序:TiO2(anatase)→TiO2(rutile)→Ti4O7→Ti3O5→Ti(N、O)→(Ti、Mo…)N→(Ti、W、Mo、V)CN,1700℃可合成相组成单一、游离碳和氧分别为0.11%、0.28%的(Ti、W、Mo、V)CN固溶体粉。     

TiO_2真空碳热反应及可溶性TiO阳极电解过程研究

通过对TiO_2碳热还原进行热力学计算,得出真空碳热还原技术能降低反应温度。采用X射线衍射以及电阻测量装置考察了TiO_2真空碳热还原过程,并将最终还原产物制备成可溶性TiO阳极进行电解。结果表明:在还原温度为1200℃,还原时间2 h,TiO_2与碳摩尔比为1:3的条件下,可以得到电阻率较低(小于0.03Ω·m)的低价氧化钛。整个还原过程TiO_2遵循逐级还原理论,反应产物会经历TiO_2→Ti_6O_(11)→Ti_4O_7→Ti_3O_5→Ti_2O_3→TiO的还原过程。最终将还原产物TiO与C混合制备成阳极,石墨为阴极时,850℃在CaCl_2-KCl熔盐体系中电解2 h后可生成TiC;相同实验条件下,TiO与C按配比压制成阳极,铁为阴极,中间以泡沫陶瓷材料相隔,产物则为金属钛及钛铁合金。     

在电场中燃烧合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理

以3TiO2 3C (4 x)Al为反应体系,用电场激发燃烧合成技术并使用合成中形成的液态Al对产物的渗透作用,制备出致密度为92.5%的Al2O3-TiC-Al复合材料,采用燃烧波峰淬熄法研究了原位合成Al2O3-TiC-Al复合材料的结构形成机理.结果表明:电场提供的焦耳效应可提高体系的绝热燃烧温度,从而可突破该体系只能在x＜10 mol下发生SHS反应的热力学限制;在Al2O3-TiC-Al复合材料动力学过程中,首先Al粉熔融,进而加速与TiO2的反应生成Al2O3;然后Al与TiO2反应还原出Ti并与C反应生成TiC;液态Al的渗透将Al2O3和TiC颗粒粘结起来,形成致密的复合材料组织.     

真空烧结下TinO2n-1多孔电极的制备及性能

为给工业制备TinO2n-1多孔电极提供技术支持,以TiH2与TiO2为合成原料,采用高温烧结-压片法制备了TinO2n-1电极。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)进行材料表征,探究了制备TinO2n-1电极的工艺合理性,利用电化学工作站考察了自制TinO2n-1电极的性能。结果表明:TiH2与TiO2的摩尔比为1∶5,真空下烧结温度为950℃时,可得到主相为Ti4O7的TinO2n-1电极。将自制的亚氧化钛电极与石墨电极分别进行阳极极化测试,亚氧化钛电极析氧电位维持在2.25 V,远高于石墨电极的1.60 V,在循环伏安测试中,TinO2n-1电极表现出很高的电化学稳定性。     

TiO_2微波碳热合成纳米TiC及其转化过程研究

以TiO_2和纳米炭黑为原料,机械干法混合后,在Ar气氛下微波碳热合成纳米TiC。合成产物通过XRD和SEM进行表征,研究了TiO_2粒径、反应温度、保温时间对微波碳热合成纳米TiC物相、显微形貌和TiO_2自身转化率的影响。实验结果表明,微波碳热还原合成纳米TiC经1300℃保温40 min和1400℃保温30 min可使TiO_2充分反应,且粒径为40 nm的TiO_2的转化率可达到98.2%,合成的TiC粒度分布均匀,平均粒径约小于100 nm。此外,根据固相扩散机制对不同反应温度下两种粒径TiO_2转化率随时间的变化进行了Avrami方程拟合,并绘制了两种粒径TiO_2的转化曲线,为TiO_2与纳米炭黑微波合成纳米TiC提供理论参考。     

碳热还原协同溶胶-凝胶法合成纳米ZrB2粉末

利用ZrO2-B2O3-C反应体系碳热还原的基本原理,分别使用正丙醇锆(Zr(OC3H7)4)、硼酸(H3BO3)和蔗糖(C12H22O11)为原料,采用溶胶-凝胶-碳热还原法合成了二硼化锆(ZrB2)纳米粉末。我们首先使用络合剂醋酸(AcOH)修饰Zr(OC3H7)4,以防止Zr(OC3H7)4的快速水解;其次,选用蔗糖作为碳源,是考虑到蔗糖热解时可以完全分解为碳,这样可以准确计算热解过程碳的生成量。此外,研究了凝胶温度对ZrB2纳米粉末形貌的影响。结果表明:当起始原料B/Zr(mol.)=2.3、热解温度为1 550℃时,通过碳热还原协同溶胶-凝胶法成功合成了单相ZrB2纳米粉末;当凝胶温度分别为65、75和85℃时,ZrB2纳米粉末形貌从球状演变为链状,最后生长为棒状,生长机理为定向吸附。     

Al-TiO2-C系XD合成铝基复合材料的反应机理及拉伸性能

本文讨论了热扩散反应法制备Al-TiO2-C系铝基复合材料的反应机理及拉伸性能.热力学分析表明Al-TiO2-C系的合成反应是放热并可自发进行,反应产物中α-Al2O3生成自由能最低,热力学最稳定,当温度高于500K时,TiC优先于Al4C3生成.实验结果表明,当C/TiO2摩尔比为零时,增强体由α-Al2O3和Al3Ti组成,α-Al2O3为细小颗粒,呈偏聚状态,Al3Ti呈棒状,分布相对均匀.随着C/TiO2摩尔比的增加,Al3Ti逐渐减少,在C/TiO2摩尔比等于1时,Al3Ti基本消失,反应产物中未见Al4C3相,其拉伸性能也随之得到改善,拉伸强度和延伸率分别从273.4MPa和3%上升到350.7MPa和6%.