常压下碳热还原制备碳化钒(V_8C_7)粉末的研究

为了实现小批量连续化制备碳化钒粉末,以工业级V2O5和纳米碳黑为原料,在常压下氩气保护的碳管炉中高温反应得到了V8C7。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)、LECO碳氧分析仪对反应产物进行了分析。结果表明:碳化温度为1 450℃时,可得到有序V8C7,但是杂质含量较高;提高温度有利于粉末纯度的提高,而不利于粉末的细化;最终在1 600℃保温4 h的条件下,制备出游离碳质量分数为0.31%、氧质量分数为0.69%、平均粒径为2μm的V8C7粉末。     

碳热还原法制备纳米碳化铬粉末及其特性表征

以纳米Cr2O3和纳米碳黑为原料,采用碳热还原法制备纳米碳化铬(Cr3C2)粉末。采用XRD、SEM和TEM等测试手段对反应产物进行表征。结果表明:当碳含量为28%(质量分数)、反应温度为1 100℃及保温时间为1 h时,反应产物为单一的Cr3C2,平均晶粒尺寸为25.6 nm;反应产物分散较好且颗粒呈球形或类球形,无明显团聚现象,颗粒尺寸在30 nm左右;试样表面主要由Cr、C和O这3种元素组成,O 1s谱主要包括3个峰(Oa,Oh和Od),分别对应于O、OH和Cr2O3;C 1s谱主要包含4个峰(Cf,Cc,Cd和Ce),分别对应污染碳、碳化铬(Cr3C2)及其他类型的碳化铬Cr3C2 x(0≤x≤0.5)。     

超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法

制备V8C7和Cr3C2粉末的传统方法是将V(Cr)氧化物与固体碳球磨混合、二次碳化而成,此方法存在碳化温度高、粉末粒度粗等缺点.本文介绍了几种国外制备超细V8C7和Cr3C2粉末的制备方法.     

碳热还原法制备碳氮化钛粉末

本文在热力学分析的基础上,采用纳米碳黑和TiO2为原料,在石墨碳管炉中用碳热还原氮化法制备出了纳米晶碳氮化钛粉末。通过热重分析、X射线衍射分析、化学成分分析、扫描电镜形貌分析等手段研究了不同工艺参数对Ti(C,N)粉末制备过程的影响。结果表明,随着反应温度的升高,产物Ti(C1-x,Nx)粉末的x值随之减小,随着保温时间的增大,x值随之增大;配碳量的增大有利于得到低x值的Ti(C1-x,Nx)粉末,但同时也出现了游离碳的增多;配碳量为28%(质量分数,下同)的混合物在加热到1700℃,保温3h条件下,得到了游离碳含量<0.2%、氧含量<0.5%、总碳为12.65%,平均粒径约为0.5μm,晶粒大小为52.6nm的Ti(C,N)粉末。     

沉淀前驱物制备AIN陶瓷粉末

以硝酸铝和碳黑为原料，利用化学沉淀法制备出混合均匀的Al2O3＋C前驱物，并以该前驱物为原料采用碳热还原法制备了AIN粉末。研究了氮化反应温度、pH值、表面活性剂、溶液浓度、氮气流量和碳铝比等工艺参数对氮化反应的影响，得出的最佳工艺参数分别为：以0．4mol／L的硝酸铝溶液和比表面积为156m^2／g的碳黑为原料，控制原料中碳铝比为3：1，添加适量的硬脂酸（SA）和聚乙二醇（PEG）作为表面活性剂，控制沉淀过程中pH=9，通过共沉淀工艺得到分散性好、团聚程度小的前驱物，并将此前驱物在常压和氮气流量为5L／min的条件下于1550℃煅烧4h，最后将反应产物在650℃的空气中除碳4h，制备出氮含量为33．20％，氧含量为0．98％，比表面积为4．26m^2／g的AIN粉末。     

沉淀前驱物制备AlN陶瓷粉末

以硝酸铝和碳黑为原料,利用化学沉淀法制备出混合均匀的Al2O3 C前驱物,并以该前驱物为原料采用碳热还原法制备了AlN粉末.研究了氮化反应温度、pH值、表面活性剂、溶液浓度、氮气流量和碳铝比等工艺参数对氮化反应的影响,得出的最佳工艺参数分别为:以0.4 mol/L的硝酸铝溶液和比表面积为156 m2/g的碳黑为原料,控制原料中碳铝比为3:1,添加适量的硬脂酸(SA)和聚乙二醇(PEG)作为表面活性剂,控制沉淀过程中pH=9,通过共沉淀工艺得到分散性好、团聚程度小的前驱物,并将此前驱物在常压和氮气流量为5 L/min的条件下于1 550℃煅烧4 h,最后将反应产物在650℃的空气中除碳4 h,制备出氮含量为33.20%,氧含量为0.98%,比表面积为4.26 m2/g的AlN粉末.     

W-Cu纳米复合前驱体粉末的机械合金化制备

采用机械合金化（MA）工艺，以W-25％CuO为原料，球磨参数设置为：球料比20：1、球磨转速500r／min，球磨时间范围1-40h，采用球磨20min、空气冷却30min的循环球磨方式。对不同球磨时间条件下制备的粉末进行了x射线衍射和透射电镜分析。结果表明，通过MA工艺可在较短时间内（lh）获得W-Cu纳米晶粉末，球磨时粉体中的CuO发生了还原，部分W被氧化成WOx（x=2～3），球磨后w粉的平均晶粒尺寸为12．5nm左右，最小晶粒5～6nm；W粉颗粒的最终形态为球形，并被Cu所包覆。     

真空碳热还原法制备碳化钛粉末

采用XRD、SEM、XRF以及激光粒度分析仪等分析手段,研究真空条件下碳热还原TiO2制备的碳化钛粉末。热力学计算和实验结果表明：真空条件下容易获得碳化钛,且随温度逐渐升高得到的产物顺序为：Magneli相（Ti4O7）、Ti3O5、Ti2O3、TiCxO1-x和TiC。当物料配比为1：3.2-1：6时,在1550℃保温4h的条件下可获得单相TiC粉末;物料配比为1：4和1：5时,产物粉末为标准化学计量的TiC1.0粉末;物料配比为1：4时,得到的产物为单相低杂质超细碳化钛粉末（D50为3.04μm）、SEM观察表明在产物块体表面存在分布均匀、团聚小、结构疏松的结构。     

纳米碳化钨粉末的制备与微观结构表征

以偏钨酸铵水合物和可食用蔗糖为原料,在液相均相反应体系中制备出前驱体粉末,再采用还原-碳化法合成纳米碳化钨(WC)粉末。分别使用X射线衍射仪和扫描电镜来表征粉末试样的物相组成和微观结构,并且分析了合成机理。结果表明：当合成温度为1400℃时,可以制备出单相WC粉末,当合成温度为1350℃时,可以获得等轴状WC颗粒。然而,合成温度达到1450℃时,出现条状颗粒和异常长大的颗粒。此外,引入过量C源有利于碳化反应的进行,还能通过增加反应接触面积和缩短C原子扩散距离来细化WC颗粒。     

碳化温度对V_8C_7粉末性能的影响

采用X衍射和透射电镜研究碳化温度对"V_2O_5溶于有机酸→喷雾干燥→真空碳化"制备的V_8C_7粉末性能的影响。结果表明:随碳化温度的增加,V_8C_7粉末的化合碳含量增加,游离碳含量降低;在1 000℃碳化时,粉末有唯一的VC_(1-x)相,而在1100～1200℃碳化时,可得到有序分布的完整V_8C_7相;粉末在1 100℃碳化后,颗粒尺寸为30～50 nm,晶粒尺寸约为30 nm,粉末颗粒为类球形且分散性好;该制备方法可有效降低V_2C_7粉末的碳化温度,获得晶粒细小的V_8C_7粉末。     

纳米氧化物粉体的制备

综合介绍了近十年来纳米氧化物粉体的各种制备方法及其适用性。     

Ag2C2O4热分解法制备纳米银粉

利用AgNO3和H2C2O4溶液反应使Ag2C2O4沉淀，分析Ag2C2O4的热分解行为，研究了以Ag2C2O4为前驱体制备纳米银粉的方法。结果表明：在配位剂三乙醇胺和分散剂吐温-80的存在下，利用Ag2C2O4自身的氧化还原特性，在85℃加热10min可得到纳米银。X射线衍射分析证明制备的银粉为面心立方结构的单晶或多晶，透射电镜显示制备纳米银的粒径在4～25nm之间，平均粒径约10nm，粒度分布较为均匀。     

喷雾造粒-H_2还原制备WC-Co热喷涂粉末

以水溶性醋酸钴代替金属钴粉与WC粉、纯水、微量炭黑和有机碳球磨混匀,经喷雾造粒,H2还原制备WC-Co热喷涂粉。结果表明:当进风温度260℃、出风温度140℃、转速10000r/min所制备的粉末粒度在10~80μm,平均粒度为35μm。在1250℃下,H2还原WC-Co粉末接近共晶温度,产生大量液相,粉末合金化。中空球形颗粒,在重力作用下生成的液相开始流动,填充孔隙,使粉末颗粒密实、颗粒收缩、薄壁变厚,松装密度增大,粉末粒度在10~50μm、平均粒度为25μm,Co相均匀包覆球形WC颗粒。     

无机盐先驱体溶胶-凝胶法制备YAG超细粉体

以硝酸铝和硝酸钇为先驱体,采用溶胶-凝胶法制备超细YAG粉体;并采用IR,TG/DTA,XRD,TEM,能谱分析等测试手段对YAG凝胶及粉体进行表征;探讨溶胶-凝胶过程参数和热处理条件对粉体性能的影响.研究结果表明,YAG凝胶呈网状结构,YAG干凝胶在920℃已完全转变成YAG相,最终获得单分散、窄分布、形状规则的YAG超细粉体.     

直流电弧等离子体法制备纳米铁粉

采用自行研制的高真空双枪直流电弧金属纳米粉连续制备系统，制备了纯度较高的纳米铁粉。采用L16（4^3）正交实验的方法研究了各工艺参数对粉体产率及平均粒径的影响。利用X射线衍射（XRD）、透射电子显微镜（TEM）和相应选区电子衍射（SAED）试手段对样品的成分、形貌、晶体结构等进行了表征。利用SimplePCI软件测定了样品的平均粒径。结果表明：制备的纳米铁颗粒具有明显的球状形态，在静磁力的作用下呈现出链状分布；纳米铁粉的尺寸分布较窄，平均粒径在29～86nm范围内；电流是影响产率的主要因素，而充气压力是影响粒度分布的主要因素。     

原位合成V8C7颗粒增强铁基复合材料的制备

采用铸渗和热处理原位反应工艺相结合的方法,将准1 mm的钒丝与灰铸铁进行复合,制成钒丝-灰铸铁复合预制体,并对其进行热处理,使钒丝中的钒原子与铸铁中的碳原子原位反应生成V8C7颗粒,制备出V8C7颗粒增强铁基复合材料。用SEM、XRD对该复合材料的显微组织和物相组成进行分析。结果表明,生成的V8C7颗粒均匀分布于铁基体中,且生成物与基体有很好的冶金结合,反应区主要由α-Fe和V8C7颗粒组成;应用热力学原理对原位合成V8C7颗粒的反应机理进行分析,表明用此方法制备的V8C7增强相在热力学上是可行的。     

Bi-2212前驱粉末的制备

采用共沉淀法制备了不同化学计量比的Bi-2212前驱粉末,系统地研究了空气、纯氧和氩氧混合气氛对粉末相组成、粒度和碳含量的影响.通过对成相烧结过程相变规律的研究提出了对最终装管前粉末中特征相(如Bi-2212,2201,14∶24AEC等)的控制方法,得到了主相纯度高、各相分布均匀、粒度适宜和碳含量较低的前驱粉末.