Ti(C1-xNx)的力学性能以及电子结构的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理赝势平面波方法,计算当x取0.00、0.25、0.50、0.75和1.00时Ti(C1-xNx)材料的结合能、弹性常数及态密度。结果表明:Ti N相的结构最稳定;上述5相均为脆性相,且Ti C相的塑性最好;5相均具有导电性,C(p)轨道、N(p)轨道价电子与Ti(d)轨道价电子相互作用生成共价键。

碳含量对Ti—Al—C系燃烧合成Ti_3AlC_2粉体的影响

实验表明在Ti-Al-C体系中,C含量对燃烧合成Ti_3AlC_2影响很大:C含量(原子分数)较低时(22.64％—28.07％),燃烧产物主要物相为Ti_2AlC;C含量较高时(29.31％—32.79％),燃烧产物主要物相为Ti_3AlC_2.Ti_3AlC_2的燃烧合成反应温度高于Ti_2AlC的燃烧温度,Ti_3AlC_2的生成量随燃烧反应温度升高近似呈对称分布。从反应物原料摩尔配比和热力学原理角度,探讨了不同C含量对燃烧产物组成的影响机理。

前驱体碳热还原法制备纳米V(C_(1-x)N_x)粉体

以偏钒酸铵粉末和纳米碳黑为原料，先制成含有钒源和碳源的前驱体粉末，再置入真空碳管炉中，通入氮气进行碳氮化合成V（C1-xNX）粉体，采用TG／DSC热分析、XRD、SEM和TEM等测试方法对不同合成温度下的反应产物进行了表征，结果表明：前驱体粉末可以获得混合充分均匀的反应物原料，并在1050～1100℃之间制备了相组成单一、平均粒径60nm的纳米级V（C1-xNX）粉体；当温度低于1050℃，粉体粒度小于100nm，但反应产物中有v203杂相生成；当温度高于1100℃时，随着温度的升高，粉体的粒度逐渐长大，在1200℃时颗粒之间熔融桥联。在1000～1100℃温度范围内，温度对粉体的x值影响不大，当温度高于1100℃时，z值明显减小，说明V（C1-xNX）粉体中的碳含量显著增多，氮含量明显减少。

超细低氧Ti(CN)粉末的制备及合成温度对其性能与结构的影响

以超细TiO2、碳黑和高纯氮气为原料,在高温下直接合成了超细Ti(C1-xNx)粉末。结果显示,通过C/Ti的准确配比,适当的反应温度、N2流速和保温时间及高效球磨工艺可以制得低氧含量的单相Ti(C1-xNx)超细粉末。经高效球磨破碎后,可得到费氏粒度为0.4μm、晶粒度为40nm的超细Ti(CN)粉末。Ti(C1-xNx)的点阵常数与x值有很好的对应关系,并且随着反应温度的升高及保温时间的延长,Ti(C1-xNx)粉末x值降低,粒度和晶粒度增大,。

以钛酸四正丁酯为钛源制备超细Ti(C_(1-x)N_x)粉体

以有机钛源钛酸四正丁酯(Ti(OC4H9)4)与纳米碳黑(C)为反应原料制备超细Ti(C1-xNx)粉体。经过计算可知两者理论质量比约为9.4∶1,以m(Ti(OC4H9)4)∶m(C)=9∶1混料,通过溶胶凝胶法制备烧结前驱体。利用高温碳热还原法,在N2气氛中,分别在不同温度下恒温烧结1h,直接反应合成超细Ti(C1-xNx)粉体。结果发现,随温度升高,x值逐渐降低,数值区间为0.19~0.72;产物组分中的总碳含量(Ct)逐渐增大,从14.23wt%增大到18.66wt%,游离碳含量(Cf)与氧含量(Co)均低于0.5wt%;产物平均粒度也呈增大趋势,平均粒度分布区间为220~275nm。

Ti(C_(1-x)N_x)粉末制备工艺研究

研究了碳热还原反应制备Ti(C1-xNx)时,原料成分C/Ti配比、反应温度、保温时间、氮气流量等因素对x值的影响。根据金属陶瓷产品的性能要求,通过准确控制这些因素,可制备出成分优良的不同Ti(C1-xNx)陶瓷粉末。制备了三种C﹑N成分含量的Ti(C1-xNx)粉末,并分别通过XRD衍射和SEM电镜扫描研究了它们的组织结构与形貌特征,找出了x值对Ti(C1-xNx)粉末晶格常数的影响规律,随着Ti(C1-xNx)中固溶N的含量的增多,其晶格常数逐渐变小。