氮化铪及其复合材料的合成和表征

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利用机械球磨,真空热处理和高温高压技术对Hf和六方氮化硼(h-BN)的固态反应过程,反应产物结构和形成机制进行了研究。在球磨过程中,首先BN转变成纳米非晶结构,提高了化学发应活性,使BN中的N在机械驱动下向Hf中扩散,形成非晶HfN。然后,在钢球碰撞产生的局部温度和局部压力的作用下,非晶HfN晶化为岩盐结构HfN(c-HfN)。在真空热处理过程中,首先N向Hf中固溶,形成Hf(N)固溶体,随着温度的升高,N在Hf中的固溶度增加;当固溶度超过固溶限时,Hf(N)热力学失稳,向稳定的c-HfNx转变。将Hf和非晶BN混合粉在5GPa,1200 oC等温等压处理10min,获得具有面心立方结构的Hf-B-N新相,晶格常数a=0.510nm。其原子比约为:Hf:B:N=1:7:2。将HfN和非晶BN在5GPa,1300oC等温等压处理10-20min。没有观察到Hf-B-N新相形成,意味着高压高温合成样品的结构与前驱物的相结构有关;实验中观察到h-HfB2形成,说明高温有利于h-HfB2的形成,高压可以降低h-HfB2的形成温度;实验表明,高压可以抑制HfN的分解。本研究对富氮和其它新型金属氮化物和硼化物的制备应用有重要意义。
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