梁艳，张立，李霞，余鹏，刘涛，凌群

钛、钨氧化物碳热还原-碳化的热力学和热分析

梁艳1，张立1，李霞2，余鹏2，刘涛1，凌群1

(1. 中南大学 粉末冶金国家重点实验室，长沙 410083；2. 南方科技大学 材料科学与工程系，深圳 518055)

为了研究采用TiO2、WO2.72和炭黑粉末为原料，在惰性气氛下通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的过程机理，采用HSC Chemistry热力学分析软件、热重和差示扫描量热分析方法，对物相的演变过程进行分析。结果表明，因球磨导致原料反应活性升高、气-固反应共存等，实际的反应起始温度低于热力学计算值。随温度升高，TiO2和WO2.72分别按TiO2→Ti4O7→Ti3O5→Ti2O3→TiO→TiC和WO2.72→WO2→W→W2C→WC的转变顺序被还原并碳化。为了加速反应的动力学进程，通过碳热还原-碳化制备(Ti,W)C固溶体的最终温度应在1 400 ℃以上。

(Ti,W)C；WO2.72；碳热还原-碳化；热力学分析；热分析；粉末制备

TiCN基金属陶瓷是一种重要的硬质复合材料，具有高硬度、轻质、耐磨以及高温化学稳定性好等特性，已成功应用于一些金属材料的高速半精加工和精加工[1-4]。但TiCN基金属陶瓷在烧结过程中存在溶解-析出机制，使硬质相产生芯−环结构[5]，芯部和环部的界面处裂纹容易萌生和扩展，从而降低TiCN基金属陶瓷的强度和韧性[6]，限制了其推广和应用。PARK等[7]在金属陶瓷中添加(Ti,W)C固溶体，使金属陶瓷的芯/环界面处应变减少，合金性能得到改善。张国鹏[8]采用第一性原理计算(Ti1−xW)C的形成能，发现随W含量增加，(Ti,W)C固溶体的形成能先降低后升高，当=0.125时结构稳定性最高。目前，(Ti,W)C固溶体的制备方法较多，其中的碳热还原-碳化法因设备简单、成本低而得到广泛应用[9]。……