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Ti C陶瓷属于超硬工具材料,具有高熔点、高硬度和优良的化学稳定性,其粉体主要用于制备金属陶瓷,耐热合金和硬质合金,同时Ti C具有优良的导电性,亦是电极的优选材料。Ti C的粉体合成方法亦随之得到广泛研究,目前已被报道的制备合成技术主要有碳热还原法、直接碳化法、高能球磨法、化学气相沉积法、溶胶凝胶法和微波合成法。然而,这些方法存在合成温度高、反应周期长、工艺复杂等缺点。本论文探索在较低的温度下固相合成Ti C陶瓷粉体,并初步分析了以聚四氟乙烯(PTFE)和聚偏二氟乙烯(PVDF)分别作为促进剂时对钛与碳反应过程的影响,同时对不同氟化度氟化石墨(CFx)n作为碳源与钛反应低温合成Ti C粉体的机理进行了研究。主要工作内容概括如下:(1)对Ti/C/PTFE、Ti/C/PVDF及Ti/(CF1.0)n三种反应体系分别进行了反应热力学计算,从各反应的吉布斯自由能、反应焓及绝热燃烧温度三个方面对各反应体系的可行性进行判断。结果表明:各体系中的子反应吉布斯自由能均为负值,且作为诱发反应的Ti/PTFE及Ti/PVDF体系在500℃反应时释放的能量均达到850k J/mol以上,远高于Ti/C体系反应的激活能364k J/mol,绝热燃烧温度高达1800℃,高于自维持反应温度1527℃,利于整个体系的完全反应;对于Ti/(CF1.0)n体系在600℃时释放的能量高达2100k J/mol,绝热燃烧温度高达1810℃,足以维持整个体系反应完全。(2)采用PTFE作为钛与碳体系反应合成Ti C的促进剂,在530℃成功制备出Ti C纳米粉体。从热-质联用测试及产物XRD物相结果分析得知:随着PTFE含量的增加,Ti/C/PTFE体系中的钛与PTFE体系反应温度向低温移动,当PTFE添加量达到3wt%时,钛与PTFE体系反应释放的热量足以激活整个体系的反应,并且在瞬间完成,制备出来的Ti C粉体平均粒径为81nm,颗粒形貌主要类似球状,有少部分颗粒在长大的过程中体现出了多面体状。当PTFE含量为4wt%时,产物中则会引入一定量的Ti F3降低了Ti C的纯度。反应过程中随着温度的升高,在524℃左右钛与PTFE开始反应并释放热量,进而激发钛与PTFE分解出来的高活性碳及原料中碳反应生成Ti C。(3)针对Ti/C/PVDF体系,通过分析得知:Ti/C/PVDF体系的初始反应温度为500℃左右,远高于单纯Ti/PVDF体系的反应温度440℃。当PVDF添加量为20wt%时,Ti/C/PVDF体系反应放热峰开始变得尖锐,反应起始温度为499℃,高于Ti/PVDF体系反应温度约50℃,同时较添加3wt%PTFE的Ti/C/PTFE体系反应温度低20℃左右。但由于体系中过多副产物Ti F3和Ti H1.5的生成,稀释了钛的浓度,降低了钛与碳的接触几率,导致产物中仅生成少量的Ti C0.625相。(4)采用不同氟化度的氟化石墨(CFx)n作为碳源与钛反应,在610℃制备出不同粒径等级的Ti C粉体。通过分析得知:当采用F/C原子比<0.5的氟化石墨作为碳源时,氟化石墨与钛体系的反应在DSC曲线上体现为两步弱的反应,产物中含有Ti C粉体和残留的碳,残留的碳为(CFx)n分解时产生的低活性碳;当F/C原子比≥0.5时,反应在610℃瞬间完成,随着氟化度的升高,固相合成的Ti C粉体粒径由纳米级向微米级转变。其反应过程中随着温度升高,氟原子得到激活脱离对碳原子的依附而与钛反应生成中间相Ti F3,同时释放热量促使碳与钛及Ti F3反应生成Ti C。