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TiC粉体合成的研究现状与展望

2021-06-09凌永一尹艺程王子昊贾全利刘新红

硅酸盐通报 2021年5期

王 珍,凌永一,尹艺程,王子昊,张 婧,贾全利,刘新红

(郑州大学,河南省高温功能材料重点实验室,郑州 450052)

0 引 言

TiC的晶体结构属于氯化钠型结构,钛原子作面心立方排列,碳原子存在于八面体间隙中,TiC常表现出非化学计量特性(TiCx,x=0.60~0.98)[1]。TiC作为一种很有前途的陶瓷材料,具有优异的物理、化学和力学性能,如:高熔点(3 150 ℃)、高硬度(3 000 kg/m2)、优异的热稳定性和化学稳定性、良好的耐蚀性和耐磨性等[2-3]。TiC粉体用途广泛,可用于制造刀具、砂轮[4],或与其他陶瓷材料(氧化铝、氮化硅、碳化硅)复合而制造耐高温或耐腐蚀性的结构部件[5-6]。TiC粉体在生物医学、环境净化、新型复合材料等领域也具有较好应用前景[7-9]。如:TiC粉体可用作多孔管的过滤材料,或作为水净化和固相萃取吸附剂[10];还可作为氨硼烷水解催化剂的载体材料[11]以及用作核医学同位素追踪[12]。另外,TiC颗粒还可弥散在金属基体中,高温下阻碍金属的位错运动和再结晶过程,有助于细化基体组织,从而提高基体的显微硬度和热稳定性[13]。而不同应用领域对TiC粉体的纯度、粒度和显微结构等要求有所不同。本文综述了合成TiC粉体的各种方法,并分析每种方法合成粉体的纯度、粒度、形貌等,以及各种方法的优势及局限性,期望为TiC粉体合成和应用提供技术参考。

1 碳/金属热还原法

1.1 碳热还原法

碳热还原法是合成TiC粉体最常用的方法,此方法常采用二氧化钛粉、钛凝胶以及富钛矿渣等为钛源,以石墨、炭黑、活性炭、乙炔炭黑、石油等为碳源,在高温(>1 300 ℃)真空或保护性气氛(如:Ar)下合成TiC,主要反应如式(1)所示[14]。碳……

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