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《燕山大学》 2010年
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MA制备非化学计量比TiC_x和TiN_x及其烧结特性的研究

孙金峰  
【摘要】: TiC和TiN具有许多优异的物理和化学性能,因而在诸多领域获得了广泛应用。然而TiC和TiN的高熔点、难烧结特性又限制了TiC和TiN的应用。因此降低TiC和TiN的烧结温度,提高TiC和TiN烧结体的性能,对难熔化合物的广泛应用具有非常重要的理论和现实意义。本论文从降低C和N含量及细化粉体两方面入手,以MA的方法制备非化学计量比的TiC_x和TiN_x纳米粉末,并将制备的TiC_x和TiN_x粉末进行真空热压烧结,得到了机械性能优异的TiC_x和TiN_x烧结体。 通过第一性原理计算,研究了非化学计量比的TiC_x和TiN_x的结构稳定性随C和N含量减小的变化趋势。结果表明,随着C和N含量的减小,TiC_x和TiN_x的结构稳定性降低,但x在0.25~1范围内,TiC_x和TiN_x的相形成能均为负值,即理论上仍可以保持NaCl结构不变。 以TiC和Ti为原料进行MA处理制备非化学计量比的TiC_x,利用X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对MA后粉体进行结构分析和形貌观察。将MA制备的TiC_x粉末在1500℃和40 MPa条件下进行真空热压烧结,对烧结体的断口进行SEM观察,并对烧结体的机械性能进行测试。结果显示,随着C含量的增加,TiC_x的晶格常数变大,再结晶温度升高,烧结体的晶粒度减小,晶粒中的Ti-C键浓度增大,硬度、韧性和抗折强度都提高。TiC与Ti按1:0.3摩尔比混合,经20 hMA处理后的粉末,在1500℃和40 MPa条件下得到TiC0.77烧结体的晶粒细小,硬度、韧性和抗折强度分别达到2575.92 Hv、4.74 MPa·m~(1/2)和433.1 MPa。 以Ti和尿素为原料进行MA处理,制备非化学计量比的TiN_x。利用差示扫描量热分析(DSC)和红外吸收光谱(FTIR)联用技术分析尿素的分解产物,采用XRD、拉曼光谱和场发射扫描电镜(FESEM)分析粉末的结构和形貌变化,通过透射电子显微镜(TEM)和电子能量损失谱(EELS)分析粉末的微观形貌和成分。将Ti与尿素按4:1摩尔比混合MA不同时间后的粉末,在1500℃和22.5 MPa条件下真空热压烧结,并对烧结体的机械性能进行测试。结果表明,尿素的分解产物为氨气(NH3)和异氰酸(HNCO)。随着Ti含量的增加,MA制备TiN_x的效率提高,其反应过程为固-气反应球磨。TiN_x的晶格常数与计量比的TiN相比减小,抗氧化性降低。MA制备的TiN_x纳米粉体中没有TiC和TiOx杂质。MA20 h以上的粉末烧结体物相均为单相的TiN_x。MA50 h的粉末烧结体的组织细腻、机械性能最好,硬度、韧性和抗折强度分别达到2186 Hv、7.03 MPa·m~(1/2)和307.6 MPa。 本文利用MA方法制备TiC_x和TiN_x纳米粉末明显地降低了粉末的烧结温度,提高了烧结体的机械性能,为制备高性能难熔化合物工具的可行性提供了科学依据,对推广TiC及TiN的应用具有重要意义。
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TF124.5

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【参考文献】
中国期刊全文数据库 前5条
1 张国军;TiO_2碳还原氮化法制备TiN粉末[J];硅酸盐学报;1990年03期
2 石昆山;真空热压烧结金刚石钻头的应用[J];探矿工程;1993年06期
3 陈丽娟,侯柱锋,朱梓忠,杨勇;LiAl中空位形成能的第一原理计算[J];物理学报;2003年09期
4 ;Effects of nano TiN addition on the microstructure and mechanical properties of TiC based steel bonded carbides[J];Rare Metals;2008年01期
5 夏斌华,吕海波,罗序明,蒋赐进;SHS法合成TiC的晶体结构形成过程分析[J];稀有金属与硬质合金;1996年03期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 方民宪;金属粉末粒度测定方法新探[J];四川有色金属;2003年04期
2 杨丽荣,李秋菊,曲月华;铝硅质耐火材料的XRF分析法[J];鞍钢技术;2001年02期
3 白劲东;;DH36高强度船板钢在ASP生产线的开发与研制[J];鞍钢技术;2011年02期
4 吴桂芳,宋学平,刘勇,林伟,孙兆奇;衬底温度对溅射硅基铜膜(Cu/Si)应力的影响研究[J];安徽大学学报(自然科学版);2004年03期
5 郭玉香,曲殿利,张芸,葛诗文;合成温度和原料粒度对钛酸铝性能的影响[J];鞍山科技大学学报;2004年02期
6 兰绍鹏,徐南平;球团矿焙烧后晶格常数的变化规律及对抗压强度的影响[J];鞍山钢铁学院学报;1995年02期
7 宋武林,林颜盛,刘树德;合金钢中残余奥氏体与回火温度关系曲线的模型解释[J];兵器材料科学与工程;1989年10期
8 张云廷,周根兴;W—Ni—Fe高比重合金棒坯烧结起泡的原因分析[J];兵器材料科学与工程;1990年06期
9 张杰,唐之秀,刘兴秋,薛星(立星);冷拔钢丝的织构研究[J];兵器材料科学与工程;1991年01期
10 郭俊仓,严文;25Cr2Ni4WA钢稀土渗碳的组织与性能[J];兵器材料科学与工程;1991年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 佘直昌;姚萍屏;樊坤阳;丁莉;肖叶龙;贡太敏;;低温玻璃粉对风电机组用铜基摩擦材料性能的影响[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年
2 彭云成;刘金海;李国禄;晋会锦;张会友;边泊乾;王绍勤;;CADI磨球落球疲劳试验中残余奥氏体相变分析[A];第十二届全国铸造年会暨2011中国铸造活动周论文集[C];2011年
3 李宝霞;晏小兵;王亚光;;UNS No4400合金管材热处理温度与组织、性能关系探究[A];中国有色金属学会第十四届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2011年
4 高桂波;钱春香;朱晨峰;王辉;丁士卫;;粉煤灰对混凝土热膨胀系数的影响[A];第五届混凝土结构耐久性科技论坛论文集[C];2006年
5 卢东亮;李核;孙艳辉;李国良;陈红雨;;高温淬火对湿法提纯冶金硅的影响[A];第二十八届全国化学与物理电源学术年会论文集[C];2009年
6 吉岸;刘祥峰;袁纪烈;;添加MgLiSi玻璃对BNT陶瓷的介电性能和耐压强度的影响[A];中国电子学会第十五届电子元件学术年会论文集[C];2008年
7 刘文庆;雷鸣;耿迅;李强;姚美意;周邦新;;热处理制度对Zr-Sn-Nb锆合金氧化膜结构的影响[A];2006全国核材料学术交流会论文集[C];2006年
8 石丽芬;汤李缨;程金树;;KOH对离子交换硼硅酸盐玻璃性能的影响[A];2007中国浮法玻璃及玻璃新技术发展研讨会论文集[C];2007年
9 罗云峰;林东;李伟中;郭林;李寿冬;;补平用水泥净浆强度对基体强度检测结果的影响[A];南方七省(区)硅酸盐学会第25届学术交流年会论文集[C];2007年
10 刘培生;付超;李铁藩;;高孔率多孔金属材料电阻率与孔率关系的研究[A];第三届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1998年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 瞿峻;Ti(C,N)基金属陶瓷增强技术及其组织和性能研究[D];华中科技大学;2010年
2 李瑞迪;金属粉末选择性激光熔化成形的关键基础问题研究[D];华中科技大学;2010年
3 卫樱蕾;机械化学法降解POP_s实验及机理研究[D];浙江大学;2010年
4 谭红琳;金属离子掺杂的ZnO第一性原理计算及透明导电薄膜制备研究[D];昆明理工大学;2009年
5 王卓;A(Fe_(0.5)B_(0.5))O_3(A=Ba,Sr;B=Nb,Ta)陶瓷的巨介电效应及其调控[D];浙江大学;2010年
6 刘南;改性吸附材料对恶臭气体的吸附效应与机理研究[D];吉林大学;2011年
7 庄健;Cu/TiC复合材料的制备,组织结构及摩擦磨损行为[D];吉林大学;2011年
8 孔继周;几种纳米粉末与纳米复合薄膜的制备及其光催化和磁性能的研究[D];南京大学;2011年
9 杨敏;气雾化铁—碳系合金粉体组织演化及其形成研究[D];上海大学;2010年
10 徐民;Nd_xLu_(1-x)VO_4系列激光晶体的生长及其性能研究[D];山东大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 牛顿;粉末冶金铜基摩擦材料制备及摩擦学性能研究[D];安徽工程大学;2010年
2 李果林;WC-Co-Ni硬质合金模具材料的制备及摩擦学特性研究[D];浙江理工大学;2010年
3 况琦;制备环境温度及紫外线灯照射改善ITO薄膜性能的研究[D];浙江理工大学;2010年
4 王赞斌;合金材料在低应力划伤条件下磨损性能研究[D];郑州大学;2010年
5 程慧;正交相Y_2Mo_3O_(12)薄膜的制备及光吸收性能研究[D];郑州大学;2010年
6 逄锦程;Al-Pb合金组织性能及高温变形行为研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
7 刘杰;基于时差法的超声波流量计设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
8 曲振;采煤机截割部扭矩轴的可靠性研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
9 龙颖;Al_2O_3陶瓷及其表面金属化的低温烧成技术研究[D];长沙理工大学;2009年
10 杨春娣;铝基金属间化合物电子结构和力学性质的第一性原理研究[D];湘潭大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前2条
1 倪永红,葛学武,徐相凌,陈家富,张志成;纳米材料制备研究的若干新进展[J];无机材料学报;2000年01期
2 陈立泉;锂离子电池中的物理问题[J];物理;1998年06期
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张小明;钛及钛合金注射成型技术[J];钛工业进展;1998年05期
2 下平高次郎;陈世兴;;烧结理论的新论[J];陶瓷研究与职业教育;1979年02期
3 张文富;;尖晶石低温烧结成功[J];无机盐工业;1982年10期
4 王永寿;;高密度硼化钛烧结体[J];飞航导弹;1989年01期
5 何巨龙,于栋利,陈世镇,李东春;磷对铸铁短纤维液相烧结组织及性能的影响[J];河北冶金;1994年01期
6 谷春瑞,李国彬,姜延飞,李丽;玻璃——铝基复合材料的研究[J];河北冶金;2001年04期
7 贾铁昆;王为民;;原位反应合成AlN-BN复合材料的工艺研究[J];武汉理工大学学报;2006年01期
8 柯美元;吴裕农;;烧结气氛对不锈钢粉末烧结性能的影响[J];顺德职业技术学院学报;2007年03期
9 张越举;李晓杰;闫鸿浩;刘凯欣;曲艳东;王小红;;预热爆炸压实烧结纳米ITO陶瓷粉末[J];稀有金属材料与工程;2007年09期
10 李海波;张弘弢;董海;李嫚;;PCBN刀片的研究制造现状及发展[J];工具技术;2007年10期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 张晓芸;闫翠芬;李小莉;贾虎生;许并社;;表面包裹碳膜的纳米氧化锆粉体的烧结[A];第十三届全国电子显微学会议论文集[C];2004年
2 陶为华;马桂林;;(ZrO_2)_(0.92)(Dy_2O_3)_(0.08)纳米晶的碱性水热法合成及其烧结体的电性能研究[A];第十二届中国固态离子学学术会议论文集[C];2004年
3 谢茂林;罗德礼;鲜晓斌;冷邦义;陈伟;鲁伟员;;Al_2O_3添加量对超高压烧结SiC的影响[A];中国工程物理研究院科技年报(2008年版)[C];2009年
4 张惠敏;常爱民;赵青;;CoMnNiO系NTC热敏半导体陶瓷烧结特性与电性能研究[A];第十届全国敏感元件与传感器学术会议论文集[C];2007年
5 张联盟;唐新峰;张清杰;刘江;;MgO/Ni系烧结体的基本特性及其FGM的热应力缓和计算分析[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
6 杨晓峰;鲜晓斌;冷邦义;郑少涛;饶咏初;李耀强;单东伟;;氘化锂烧结体气体释放规律分析[A];中国核学会核材料分会2007年度学术交流会论文集[C];2007年
7 王文丹;贺端威;;纳米金刚石-立方相氮化硅烧结体的高温高压制备与表征[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年
8 梅武;周寿增;边立成;史振华;王润;;取向烧结Tb_(0.30)Dy_(0.70)Fe_x合金磁致伸缩的跳跃效应[A];首届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];1992年
9 赵丽明;曲选辉;何新波;李世琼;;粉末注射成形钛铝烧结工艺研究[A];中国有色金属学会第十二届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2007年
10 覃伟坚;;功能梯度硬质合金球齿的研制[A];中国钨工业回顾与展望研讨会论文集[C];1993年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 小杨;高质量陶瓷超细粉体[N];广东建设报;2006年
2 小天;高质量的陶瓷超细粉技术[N];广东建设报;2007年
3 ;纳米技术的应用[N];中国质量报;2000年
4 刘志国;新型特种陶瓷刀具材料发展展望[N];广东建设报;2007年
5 张树云;浅谈碳化硅陶瓷合成工艺[N];广东建设报;2004年
6 冀渝;不用增韧材料制取高韧性陶瓷获成功[N];广东建设报;2006年
7 ;回望人类发明之路[N];大众科技报;2003年
8 ;日本超硬工具生产止跌回稳[N];中国机电日报;2002年
9 ;日本超硬工具市场有望增长[N];中国机电日报;2000年
10 程雨;超塑性氧化铝陶瓷[N];广东建设报;2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 胡晓霞;非晶磷酸钙/磷灰石烧结体的组织结构及其力学和溶解行为[D];山东大学;2014年
2 李敏;置氢Ti6Al4V粉末磁脉冲压实—烧结体组织结构与性能[D];哈尔滨工业大学;2011年
3 肖汉宁;碳化硅超细粉末的制备及热压烧结机理和强化增韧的研究[D];湖南大学;1991年
4 周芸;粉体增塑挤压—烧结制备金属蜂窝材料的工艺、性能和理论研究[D];昆明理工大学;2007年
5 王砚军;高温发汗自润滑金属陶瓷的制备、表征及摩擦学特性研究[D];武汉理工大学;2008年
6 孙宜华;AZO透明导电氧化物靶材及其薄膜制备的研究[D];华中科技大学;2009年
7 苏鹏;铝熔体过滤用刚玉—莫来石基泡沫陶瓷的强韧化制备与应用研究[D];中南大学;2009年
8 李石保;牙科用PMMA-ZrO_2仿生纳米复合材料的设计、制备、性能及应用研究[D];国防科学技术大学;2005年
9 李士刚;掺杂铬酸镧基复合材料的组织与性能研究[D];山东大学;2009年
10 丰平;超细晶粒Ti(C,N)基金属陶瓷的研究[D];华中科技大学;2004年
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1 郑建华;TC4钛合金粉末的高压烧结制备及性能[D];燕山大学;2011年
2 赵官源;过渡金属元素对Mo-30%Cu复合材料性能的影响[D];中北大学;2011年
3 刘朋闯;二硼化锆靶材及薄膜制备技术研究[D];中国工程物理研究院;2012年
4 屈继来;CuZnSnPbAg合金与酚醛树脂复合材料的研究[D];河南工业大学;2013年
5 桂衍旭;碳化硅粉末磁脉冲致密/无压烧结试验研究[D];哈尔滨工业大学;2012年
6 韩欣;Ti_3SiC_2和SiC及其复合材料的制备与性能研究[D];燕山大学;2011年
7 李延波;高性能多晶立方氮化硼烧结的研究[D];四川大学;2005年
8 孙丽晶;新型电子倍增器的研究[D];长春理工大学;2004年
9 李晓伟;Mo-Cu复合材料的机械合金化及成型工艺研究[D];中北大学;2008年
10 贡锡娜;反应球磨法制备Ti(C,N)/Al_2O_3复合粉末及其烧结性能的研究[D];河北科技大学;2013年
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