基本信息

简介

目录

基本信息

书名:碳氮化钛及其复合材料的反应合成

出版社:重庆大学出版社

定价:28

条形码:9787562433668

ISBN:ISBN 7-5624-3366-6

作者:潘复生,汤爱涛,李奎

印刷日期:2005-3-1

出版日期:2005-3-1

精装平装_开本_页数:平装16开,135页

简介

前 言

金属-陶瓷复合材料是最有发展前景的复合材料之一，也是现代新材料的重要组成部分，已引起了世界上许多发达国家的高度重视。金属-陶瓷复合材料因具有高硬度、高强度、高耐磨性等优异性能而具有广泛的用途，目前已开始工业化应用。这类材料中的典型代表之一是金属-碳氮化钛复合材料，但这种复合材料发展应用的最大问题是材料的制备成本太高，从而严重影响着它在更大范围内的推广应用，这种复合材料高制备成本的主要原因是材料制备中使用了成本极高的碳氮化钛(Ti(C，N))粉末。因此，发展金属-陶瓷复合材料的低成本制备新技术是大规模推广和应用这种复合材料的关键。

在国家"863"高科技项目、国家自然科学基金项目和全国高校博士点基金项目的支持下，重庆大学金属-陶瓷复合材料课题组经过十多年的艰苦工作，成功地开发了一种低成本的金属-碳氮化钛复合材料制备新技术。该技术有以下几个显著特点：

①该技术所用原材料--钛铁矿(FeTiO3)是我国的富有资源之一，成本极低；②直接还原钛铁矿制备碳氮化钛粉和金属-碳氮化钛复合材料，为开发利用细粒级钛铁矿和制备高性能低成本复合材料开辟了一条新途径；③工艺本身具有选择性，既可以生产含Fe的Ti(C，N)复合粉，也可以生产较纯的Ti(C，N)粉末，还可以直接合成金属-Ti(C，N)复合材料；④当反应产物是含Fe的Ti(C，N)复合粉时，既可以充分利用FeTiO3矿中的铁元素，又可以较好地解决Ti(C，N)和基体的润湿性问题，有利于Ti(C，N)在基体中的均匀分布；⑤中间产物的消除可采用C、Al、N2等多成分的复合还原技术。

本书对碳氮化钛粉末低成本制备技术和金属-Ti(C，N)复合材料直接合成技术进行了系统介绍。主要内容包含：金属-陶瓷复合材料反应合成技术概述，用钛铁矿直接还原制

备碳氮化钛粉和金属-碳氮化钛复合材料的热力学计算，钛铁矿中杂质还原的热力学计算，反应温度和反应气氛影响钛铁矿还原的热力学计算，铁加入量、碳加入量和球磨过程对Fe/Ti(C，N)复合材料直接合成的影响，Ti(C，N)粉末的分析和评估，Fe/Ti(C，N)复合材料显微组织的评价和控制等。全书由潘复生、汤爱涛和李奎撰写，参加研究工作的还有汪凌云、王雨、王健、庞华、甄永达、张静、杨佳、刘海定、吕志强等。丁培道教授和彭晓东教授对该技术成果的发展提出了很好的建议和意见。

该书可作为高等学校和研究院所材料专业、冶金专业的教师和研究生的参考书，对从事复合材料研究开发和钛铁矿资源综合利用的科技人员有参考价值。

由于编者水平所限，书中难免存在不妥之处，请读者批评指正。

潘复生

2004年12月

目录

第1章 绪论 1

1．1 引言 1

1．2 气-液反应合成技术 2

1．2．1 气-液合成技术(VLS技术) 2

1．2．2 熔体直接氧化技术(DIMOX技术) 2

1．3 液-固反应合成技术 3

1．3．1 放热弥散复合技术(XD技术) 3

1．3．2 接触反应合成技术(CR技术) 4

1．3．3 SHS-铸造复合技术(SHS-C技术) 5

1．3．4 熔体浸渍技术(MI技术) 6

1．3．5 液相接触反应涂层制备技术(CTCR技术) 6

1．4 固-固反应合成技术 8

1．4．1 自蔓延高温合成技术(SHS技术) 8

1．4．2 直接还原技术(DR技术) 10

1．4．3 机械合金化技术(MA技术) 10

1．5 其他反应合成技术 11

1．5．1 反应喷射沉积复合技术(RSD技术) 11

1．5．2 反应结合技术(RB技术) 13

1．5．3 化学气相沉积和浸渍复合技术(CVD和CVI技术) 14

1．6 Fe基TiC/TiN/Ti(C，N)复合材料制备技术进展 14

1．6．1 粉末冶金法 14

1．6．2 反应熔铸法 15

1．6．3 燃烧合成法 16

1．6．4 机械合金化法 16

1．6．5 其他方法 17

1．7 Ti(C，N)的应用 17

1．8 碳氮化钛及其复合材料制备中的问题 19

第2章 铁基复合材料中Ti(C，N)化合物和中间产物形成的热力学计算 21

2．1 引言 21

2．2 FeTiO3还原形成中间反应产物的热力学分析 21

2．3 中间产物还原过程的热力学计算 23

2．4 Ti(C，N)和反应气氛间的热力学计算 25

2．5 铁基材料中Ti(C，N)和基体间的热力学计算 27

2．5．1 MX化合物摩尔自由能的热力学分析 27

2．5．2 MX化合物平衡状态的热力学分析 28

2．5．3 三元化合物化学组成和母相平衡浓度和热力学计算 29

第3章 还原剂种类影响钛铁矿中杂质还原过程的热力学计算 31

3．1 碳直接还原杂质组分的热力学 31

3．2 CO间接还原杂质组分的热力学 33

3．3 C和N2还原杂质组分的热力学 34

3．4 Al还原杂质组分的热力学 36

3．5 Si还原杂质组分的热力学 37

3．6 Mg还原杂质组分的热力学 38

3．7 Ca还原杂质组分的热力学 39

第4章 反应温度和反应气氛影响FeTiO3-C体系还原过程的研究 41

4．1 引言 41

4．2 实验材料和方法 41

4．2．1 实验材料 41

4．2．2 实验路线和工艺 43

4．2．3 实验分析方法 45

4．3 FeTiO3-4C和FeTiO3钛铁矿TG-DSC综合热分析 46

4．4 氮气气氛下反应温度对反应产物的影响 48

4．5 空气气氛下反应温度对反应产物的影响 50

4．6 反应温度和气氛影响反应过程的规律与机制分析 52

4．6．1 钛铁矿不同温度下的还原过程 52

4．6．2 还原气氛对还原过程和反应结果的影响 52

第5章 碳热还原钛铁矿制备Ti(C，N)复合粉的工艺研究 55

5．1 引言 55

5．2 非球磨条件下Ti(C，N)复合粉的反应合成 55

5．3 球磨条件下Ti(C，N)复合粉的反应合成 58

5．3．1 钛铁矿：碳=1：3．0(摩尔)球磨粉料的反应合成 58

5．3．2 钛铁矿：碳=1：4．0(摩尔)球磨粉料的反应合成 63

5．3．3 钛铁矿：碳=1：3．5(摩尔)球磨粉料的反应合成 67

5．3．4 钛铁矿：碳=1：3．25(摩尔)球磨粉料的反应合成 67

5．4 Ti(C，N)复合粉反应合成的工艺因素分析 70

5．4．1 原料配比对还原产物组成的影响 70

5．4．2 反应温度对还原产物的影响 71

5．4．3 保温时间对还原产物的影响 72

第6章 碳氮化钛复合粉的分析和评估 73

6．1 引言 73

6．2 实验材料及分析方法 73

6．3 复合粉体的X射线衍射分析 74

6．4 复合粉体的化学成分分析 75

6．5 钛铁矿粉和复合粉体的扫描电镜分析 76

6．6 Ti(C，N)复合粉体的粒度及比表面积 79

6．7 复合粉体的应用前景展望 81

第7章 铁含量对铁基复合材料反应合成的影响 83

7．1 引言 83

7．2 氮气气氛下铁含量对复合材料反应产物的影响 84

7．3 空气气氛下铁含量对复合材料反应产物的影响 86

7．4 含Al反应体系中铁含量对复合材料反应产物的影响 88

7．5 TG-DSC综合热分析 89

7．6 铁影响铁基复合材料反应合成的规律分析 94

7．6．1 FeTiO3-4C-2Fe和FeTiO3-4C-3Fe体系基本反应规律 94

7．6．2 铁影响FeTiO3碳热还原过程的机制分析 95

第8章 碳含量对铁基复合材料反应合成的影响 97

8．1 引言 97

8．2 碳加入量对复合材料反应产物的影响 98

8．3 TG-DSC综合热分析 98

8．4 碳影响铁基复合材料反应合成的规律分析 104

第9章 球磨过程和粉末尺寸对铁基复合材料反应合成的影响 105

9．1 引言 105

9．2 球磨对粉末颗粒尺寸的影响 105

9．3 球磨对TG-DSC综合热分析结果的影响 109

9．4 球磨过程对复合材料反应产物的影响 113

9．5 球磨影响原料混合粉末尺寸和反应过程的规律分析 115

9．5．1 球磨对原料混合粉末尺寸的影响 115

9．5．2 球磨对FeTiO3碳热还原反应过程的影响 115

第10章 铁基Ti(C，N)复合材料的组织评价和控制 118

10．1 引言 118

10．2 实验方法 118

10．3 铁基复合材料中Ti(C，N)化合物的尺寸和分布 118

10．4 铁基复合材料中Ti(C，N)化合物的形状和界面结合的情况 121

10．5 工艺参数对铁基复合材料中Ti(C，N)化合物形成量的影响 122

10．6 铁基复合材料中Ti(C，N)化合物的成分 123

10．7 铁基复合材料的透射电镜研究 124

10．8 铁基Ti(C，N)复合材料显微组织的控制规律 126

10．8．1 铁基Ti(C，N)复合材料的显微组织 126

10．8．2 铁基Ti(C，N)复合材料中相组成物类型的控制 127

10．8．3 铁基复合材料中Ti(C，N)的成分、尺寸和分布的控制 127

参考文献 129