分步球磨碳热法制备Ti(C,N)复合粉末工艺

以钛铁矿为原料,采用分步球磨后碳热还原法,进行Ti(C,N)复合粉末的制备,并对Ti(C,N)复合粉末的粒径、形貌、物相组成和烧结性能进行测试与分析。结果表明:Ti(C,N)复合粉末粒径为2~5μm,呈正态分布,由Ti(C,N)和α-Fe组成。试验制备Ti(C,N)复合粉末烧结体的抗弯强度达到商业Ti(C,N)粉末烧结体的98%、断裂韧性达到商业Ti(C,N)粉末烧结体的110%。     

开放体系下碳热还原氮化法制备Cr2(C,N)粉末

开放体系下,采用碳热还原氮化法,以Cr₂O₃和炭黑为原料,制备了单相Cr2(C,N)粉末。通过TG-DSC、XRD和SEM等测试手段,研究了合成温度、保温时间、氮气流量等工艺参数对制备Cr2(C,N)的影响规律。结果表明,随着合成温度升高,物相演变遵循：Cr₂O₃→(Cr₂O₃、Cr₃C₂和Cr_6.2C_3.5N_0.3)→Cr₂(C,N)的规律,当合成温度超过1 100℃,可获得单相Cr₂(C,N);合成温度为1 200℃、保温时间为2 h、氮气流量为2.5 L/min时,Cr₂(C,N)粉的物相组成、粒径尺寸和氮含量等综合性能最优,制备条件最佳;适当提高合成温度、延长保温时间、增大氮气流量有助于Cr₂(C,N)中氮含量的提高。     

钒钛磁铁矿碳热还原的实验研究

采用熔融还原方式还原钒钛磁铁矿,借助化学分析和XRD等分析方法,考察了配碳量及供碳方式对钒钛还原的影响。研究表明：采用固体碳还原,随着配碳量的增加,铁中的[Ti]和[V]的质量分数均不断增加;不同的供碳方式对还原会产生很大影响,采用混合供碳方式还原效果最好,钒钛质量分数分别达到了0.221%和1.22%;钛在还原过程中有一定的脱硫能力,随着铁样中钛质量分数的增加,铁样中硫质量分数不断降低;随着Ti还原量的增加,V还原量也不断增加。     

钒钛磁铁矿碳热还原研究

采用回归正交法设计实验,在实验审用电阻炉模拟转底炉工艺研究了温度、时间、配碳量、金属粉配比和钠盐配比等因素对钒钛磁铁矿碳热还原过程中的金属化率和失氧率的影响.对试验结果回归,建立了金属化率、失氧率与因素间的关系模型,并解决和验证了各因素的优化解.结果表明,添加金属粉和钠盐后钒钛磁铁矿还原温度明显降低;添加2.5%金属粉和0.5%钠盐,还原温度在1280℃左右,还原时间30 min左右,配碳量22.7%时,钒钛磁铁矿还原的金属化率可达到95%以上.     

碳热还原法制备Ti(C,N)粉末

研究了用淀粉作为碳源还原氢化钛制备碳氮化钛纳米粉的工艺及利用热力学计算分析了反应机理。结果表明 :在实验范围内 ,降低合成温度、缩短保温时间或提高氮气流量有利于形成氮含量高的碳氮化钛粉末。通过控制合成温度和保温时间 ,可以控制Ti(C1 -xNx)中的碳氮比 ,得到不同x值的碳氮化钛粉末。实验结果与理论计算相一致     

温度对碳热还原合成Ti(C,N)晶须的影响

以TiO2和碳黑为主要原料,NaCl为卤化剂,NiCl2粉作催化剂,N2为保护气氛,采用碳热还原法,在不同温度下合成Ti(C,N)晶须.用X-Ray衍射仪研究合成温度对样品的相组成的影响;采用扫描电镜观察样品的形貌,并检测粉末中的残留碳、氧含量.结果表明:合成温度对样品的相组成、形貌及游离碳和氧含量有重要影响.在1 200℃下主要发生TiO2与碳黑、氮气间的直接还原反应形成TiN,粉末中游离碳和氧含量分别为22.54%和19.82%,合成粉末由大量颗粒组成;温度升高至1 400℃时,粉末由Ti(C,N)和Ni两相组成,游离碳和氧含量分别降低至0.57%和0.38%,样品成为少量的颗粒与大量晶须组成的混合物,晶须长度在15～30 μm之间,直径约1 μm;晶须表面光滑.     

碳热还原法制取Ti(C,N)的热力学原理

分析了以TiO2为原料，用碳热还原法制取Ti（C，N）的热力学原理。结果表明钛氧化物的还原是逐级进行的，反应过程伴随着相变，当TiO2粉末和C粉末均匀混合时还原碳化反应主要依赖于CO／CO2传质的气固反应，当TiO2颗粒表面被C包膜时主要是碳和钛氧化物之间的固固反应，当TiO2粉末和C粉末混合压球时则两种反应机理均有。升高温度有利于还原进行，钛氧化物的开始还原温度随气相中的CO分压降低而降低。Ti（C，N）中的C，N含量取决于温度和N2压力。     

原位合成Fe-V(C,N)复合材料

采用粉末冶金方法原位合成Fe-V(C,N)复合材料.应用SEM和XRD分析了复合材料显微组织和物相结构.发现在1200℃烧结时,活性的碳、氮原子降低了ó-(FeV)相的稳定性,生成了a-Fe相和均匀分布在基体中的V(C,N)颗粒.氮气的存在抑制了原位合成的V(C,N)颗粒在烧结后期的长大,最终V(C,N)颗粒尺寸在O.5～3μm之间,体积分数超过50%.在重负荷干滑动磨损试验中表现出很高的耐磨性.     

配碳量对自蔓延镁热还原反应制备TiCN粉末的影响

在自蔓延高温镁热还原反应制备Ti（C，N）粉体的研究巾，考察了配碳量对TiC1-xNx粉末的相组成、组成成分和微观组织的影响。试验结果表明：随着配碳量的增加，产物的碳含量增加，氮含量相应减小，但过高的配碳量会导致游离碳的产生，过低的配碳量则导致过高的氧含量，当配碳量在0．3～0．7mol之间时得到的TiC1-xNx粉末的性能最好；随着原料中碳粉含量的增加，产物组织颗粒逐渐变得细小，均匀。     

水解沉淀-碳热还原氮化法制备碳氮化钛粉末

以四氯化钛、炭黑为原料,利用水解沉淀-碳热还原氮化法制备了碳氮化钛粉末.利用差热分析、X射线衍射及扫描电镜等表征手段,研究了合成工艺对粉末物相、组成及形貌等的影响.结果发现:前驱体粉末经350 ℃煅烧2h后,钛以TiO2的形式存在,TiO2与炭黑形成了混合均匀的团聚体:在碳热还原氮化反应时,钛氧化物向TiCxNyOz转...     

真空原位碳热还原法制备纳米碳化钛粉体

分别以钛酸四丁酯和蔗糖为钛源、碳源,采用溶胶—凝胶法制备前驱体并在真空条件下原位碳热还原制备纳米碳化钛。采用X射线衍射仪和扫描电镜对产物物相、形貌进行分析,并根据谢乐公式计算所得TiC晶粒尺寸。结果表明:在1 300℃的真空碳热还原条件下能够得到纳米碳化钛,随着碳含量的增加碳化钛的纯度提高,晶粒尺寸减小;随碳热还原温度从1 300℃升高到1 500℃,碳化钛的形貌由长径为100 nm左右的长条状变为粒径为20~30 nm的球形颗粒,但TiO相含量相对增加。     

碳纳米管对低Ni含量Ti(C,N)基金属陶瓷组织与性能的影响

为了探讨碳纳米管对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响,添加不同质量分数的碳纳米管作为增强相,采用粉末冶金法制备Ti(C,N)基金属陶瓷材料.通过对材料的显微组织分析,抗弯、硬度等力学性能的测试,研究了碳纳米管含量对Ti(C,N)基金属陶瓷的组织和性能的影响.结果表明:添加碳纳米管后,低Ni含量的金属陶瓷材料的组织结构为典型的芯-壳结构,由黑色芯部、具有明显包覆层的组织,白色芯部、包覆层不明显的组织,粘结相组成;相同烧结温度下,添加≤1％(质量分数)的CNTs时,随碳纳米管含量增多,材料抗弯强度下降;添加Ni包覆的碳纳米管的金属陶瓷材料的性能比添加未做过表面处理的碳纳米管的材料性能好.     

用ISOC型试样测试Ti(C,N)基金属陶瓷抗弯强度的不确定度评定

Ti(C,N)基金属陶瓷属于硬脆性材料,在实验研究及生产实践中一般用三点抗弯强度来表征其强度。由于金属陶瓷比WC基硬质合金脆性更大,在实际制样过程中,磨削加工容易导致试样开裂并出现边角崩缺,难以制备出符合要求的方条试样,其可能存在的显微崩缺及微裂纹会导致测试结果失真,散差增大。本文采用更容易制备的圆棒状试样测试抗弯强度(TRS),并对其测试结果的不确定度进行评定。结果表明:采用ISO C型试样测试金属陶瓷的抗弯强度的相对扩展不确定度小于5%。     

高钛渣提取碳氮化钛的研究

在热力学分析基础上,以攀钢高钛渣为基准配制的TiO2-CaO-SiO2-Sl2O3-MgO五元合成高钛渣为主要原料,采用碳热还原法制取碳氮化钛.确定了碳化处理过程中不同气氛(氩气,氮气)下的产物,采用X-射线衍射仪和扫描电镜研究了产物的相组成和显微结构,证实了在氩气气氛下,产物主要为TiC;在氮气气氛下,产物主要为Ti(C,N);氩气气氛下碳化钛的粒度比同一实验条件氮气气氛下碳氮化钛的粒度要小2～4μm.     

Ti(C,N)基金属陶瓷刀片的性能

阐述了两种Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）基金属陶瓷刀具的研制过程。通过对材料的力学性能、耐磨性能、抗冲击性能和显微结构的比较试验，研制成功一种具有应用价值的Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）硬质刀具。     

Ti(C,N)基金属陶瓷的研究

研究了合金组织及其含量、烧结工艺、热等静压等对Ｔｉ（Ｃ,Ｎ）基金属陶瓷性能的影响。氮的加入形态、Ｎ／Ｃ、钼、镍、碳对合金性能都有影响。其中,Ｎ／Ｃ比值影响粘结相、硬质相的晶格常数及钼在粘结相和ＳＳ相的溶解量。当ＴｉＮ质量分数增加到２６％或镍质量分数增加到２５％时产生Ｎｉ３Ｍｏ相,缺碳则出现Ｎｉ３Ｔｉ相。真空烧结温度超过１４５０℃,ＴｉＮ分解,造成合金收缩率下降。热等静压处理后,抗弯强度提高了７０％