邹 芹， 赵 亮， 李艳国， 王 良， 代利峰， 焦子剑， 王明智

(1.燕山大学 机械工程学院,河北 秦皇岛066004； 2. 燕山大学 亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北 秦皇岛066004)

TiN0.3材料耐腐蚀［1］、硬度高［2］且有良好的导热性［3］及良好的光电性能［4］,常与金属碳化物、氮化物以及一些金属混合制备陶瓷基硬质材料和金属基硬质材料［5-6］,用作耐磨、耐腐蚀的涂层材料［7-8］、薄膜电极材料［9］、扩散屏障材料［10］等。 TiN 氧化的相关研究已有许多年,但对存在N 原子空位的TiNx(x＜1)氧化的研究较少。 文献［11-13］涉及到的x 值通常不小于0.5。 几乎没有关于高浓度N 空位(x＜0.5)TiNx氧化研究的相关报道,更没有关于工艺及参数对TiN0.3氧化影响研究的相关报道。 本文以机械合金化(MA)合成的TiN0.3超细粉体为研究对象,研究MA、退火处理、空气中热处理、高压高温(HPHT)烧结过程中氧引入量对超细TiN0.3粉体及烧结体的物相组成、晶粒尺寸及晶格常数的影响。

1 实验部分

1.1 TiN0.3粉体的制备

以尿素(CH4N2O)、Ti 粉为原料,按照摩尔比6 ∶1配料,放入WC 硬质合金球磨罐中,通过MA 法在行星式球磨机(QM-3SP4 型)上制备TiN0.3粉体。 磨球与磨料的质量比为20 ∶1,球磨总时间为60 h,通入氩气保护。 MA 所用的球磨罐气密性较差,需用胶带改善气密性,用胶带密封的球磨罐记为Ⅰ号罐,未用胶带密封的球磨罐记为Ⅱ号罐。

1.2 TiN0.3退火处理

退火处理在真空碳管炉(ZT-25-20 型)中进行,条件为温度600 ℃、保温30 min,真空度分别为1 Pa、0.1 Pa。

1.3 空气中热处理TiN0.3粉体

将退火处理后的TiN0.3粉体在马弗炉(KL12F 型)中进行热处理,热处理的温度分别为300 ℃、330 ℃、360 ℃、400 ℃、430 ℃、460 ℃、500 ℃、530 ℃、560 ℃、600 ℃、630 ℃、660 ℃、700 ℃。

1.4 TiN0.3烧结体的制备

退火处理后的超细TiN0.3粉体,经过预压后再次退火处理,在六面顶压机(CS-IB 型)中制备TiN0.3烧结体。……