碳热还原法制备碳氮化钛的研究与应用现状.doc

碳热还原法制备碳氮化钛的研究与应用现状.doc碳热还原法制备碳氮化钛的研究与应用现状
摘要:碳氮化钛基硬质合金具有众多的优良特性,应用十分广泛。该文在大量阅读国内外相关文献的基础上,对近年来采用不同原料,通过碳热还原法制备碳氮化钛粉末的各种方法进行了综合论述,并对各种制备方法的优缺点进行了对比;对当前碳氮化钛在机械、化工、材料等方面的应用现状进行了归纳和总结。最后,该文对碳氮化钛的发展和应用前景进行了展望,指出碳氮化钛的制备和应用将会有更加深入的研究。该文可为我国钛资源的综合利用提供一定的帮助。
关键词:碳氮化钛碳热还原应用
中图分类号:TQ134 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2016)07(a)-0055-02
碳氮化钛基硬质合金有熔点高、强度高、耐磨性强、耐腐蚀及抗氧化等优良特性,常用于制备刀具及密封环类等耐磨材料,适用于机械、化工、汽车制造和航天等许多领域[1]。碳氮化钛可用自蔓延法,氨解法、溶胶-凝胶法、等离子法及机械合金法等方法制备[2-6],从传统的制备工艺到近年来发展的新方法中,最容易实现规模化生产且经济有效的是碳热还原法。
1 碳热还原法制备碳氮化钛
以TiO2、C为原料
于仁红等[7]以TiO2粉和活性炭粉为原料合成了碳氮化钛粉末。研究表明: MPa的N2压力下,于1 700
℃保温3 h后,制备出了碳氮化钛粉末。陈帮桥等[8]以TiO2和纳米碳黑为原料,在石墨管炉中得到了纳米晶碳氮化钛粉末。结果表明:当配碳量为28%的混合物在1 700 ℃,保温3 h, nm的Ti(C,N)粉末。
以氢化钛、淀粉为原料
李喜坤等人[9]以氢化钛、淀粉为原料,制备出碳氮化钛纳米粉末,通过控制合成温度及保温时间后,控制Ti(C1-xNx)中的碳氮比,得到不同x值的碳氮化钛。
以钛精矿、石墨为原料
肖玄[10]以钛精矿和石墨为原料制取碳氮化钛。研究表明,铁氧化物在钛精矿碳热还原的过程中优先还原,钛氧化物最终还原形成碳氮化钛。
以高钛渣、碳黑为原料
李慈颖等人[11]以合成的高钛渣与碳黑为主要原料制取碳氮化钛,发现混合物在氮气气氛下,产物主要为Ti(C,N),对工业中高钛渣的利用具有重要意义。
以TiO2凝胶、聚乙烯吡咯烷酮为原料
崔?D等[12]以高活性的TiO2凝胶为钛源,以聚乙烯吡咯烷酮为碳源合成碳氮化钛,但该工艺的流程较复杂,能耗较大。
以TiO(OH)2溶胶和炭黑为原料
肖汉宁等[13]以TiO(OH)2溶胶和炭黑为原料,在氨解溶胶-凝胶工艺以及碳热还原法下制备出了分散性能良好的Ti(C,N)。其优点是通过氨解破坏了凝胶中TiO2的网络结构,使凝胶粒子细化及反应活性提高,从而制备了细化的Ti(C,N)粉末。
2 碳氮化钛的应用
Ti(C,N)基金属陶瓷刀具
当前许多国家都在对Ti(C,N)基金属陶瓷材料进行研究,并且各种牌号的高性能金属陶瓷刀具都已得到了制备及推广,在加工行业中,金属陶瓷刀具占所有刀具总量的比重越加明显[14]。
碳氮化钛涂层
碳氮化钛具有硬度大、抗蚀性好、与金属结合力大等特点,在酸、碱、盐的环境中耐蚀性能也比基材高出几十倍。如将碳氮化钛沉积在合金表面,将提高合金的抗蚀性及