非化學(xué)計(jì)量比TiNx的制備及相穩(wěn)定性研究.pdf

1、本文主要目的是研究非化學(xué)計(jì)量比TiNx(x<1)的結(jié)構(gòu)、性能和制備方法。用第一性原理方法研究了TiNx的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并以Ti粉和尿素為原料，采用機(jī)械合金化(MA)的方法制備非化學(xué)計(jì)量比的TiNx粉末，然后對(duì)粉末進(jìn)行熱壓燒結(jié)，研究了燒結(jié)體的性能。
　　以NaCl結(jié)構(gòu)的晶胞為原型，構(gòu)建了TiNx的模型，并對(duì)其性質(zhì)進(jìn)行計(jì)算和預(yù)測(cè)。通過(guò)對(duì)Ti和尿素按照不同配比、不同球磨時(shí)間制備的TiNx粉末的研究，得出了TiNx粉末的形成機(jī)制，同時(shí)證明提

2、高Ti的比例可以增大TiNx的形成效率。將球磨不同時(shí)間、摩爾比為4:1的Ti和尿素混合粉末進(jìn)行熱壓燒結(jié)，分析了燒結(jié)體的相組成及氮鈦比，同時(shí)研究了燒結(jié)體的密度、硬度、抗折強(qiáng)度及斷口形貌，研究了機(jī)械合金化和N含量對(duì)TiNx粉末燒結(jié)體性能的影響。
　　第一性原理的計(jì)算結(jié)果表明，N含量在一定范圍內(nèi)變化，TiNx仍保持TiN結(jié)構(gòu)。隨著N含量的增加，TiNx中Ti-N鍵密度增加，金屬鍵密度降低，晶格常數(shù)、晶胞體積、體積模量和剪切模量等增大。<

3、br>　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，經(jīng)過(guò)機(jī)械合金化處理，Ti與尿素反應(yīng)形成TiNx。通過(guò)燒結(jié)體的結(jié)構(gòu)和物相分析發(fā)現(xiàn)，隨著球磨時(shí)間的增加，燒結(jié)體中N含量增加，燒結(jié)體的晶格常數(shù)、密度、硬度和抗折強(qiáng)度逐漸增加，和第一性原理計(jì)算的結(jié)果相符。和未球磨的純TiN燒結(jié)體相比，球磨50h性能最優(yōu)，燒結(jié)體晶粒細(xì)小、結(jié)合良好、沒(méi)有明顯氣孔出現(xiàn)，其密度、硬度、抗折強(qiáng)度分別達(dá)到5.16 g/cm3、21.9GPa和307.6MPa。
　　以上結(jié)果表明，機(jī)械合金化與非