氮化鈦、碳化鈦和碳氮化鈦的合成及其在炭磚中的應用.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、微電子等領域有著廣泛的應用前景。如果以TiC、TiN以及Ti(C，N)為添加劑與一些耐火材料復合，則可能制得強度大、導熱性能高、抗鐵水侵蝕性能好的復合耐火材料，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探討了合成反應的反應機理；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，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