改進(jìn)的碳熱還原法制備TiC晶須及其應(yīng)用的研究.pdf

1、晶須是直徑為1-30微米的單晶細(xì)絲，其突出特點(diǎn)是具有超高強(qiáng)度和硬度。其中過渡族金屬的碳化物、氮化物不僅強(qiáng)度更高，而且耐高溫，化學(xué)穩(wěn)定，因而是理想的先進(jìn)復(fù)合材料的骨架?？墒?，這類晶須至今未能廣泛應(yīng)用。原因在于于制備高溫陶瓷晶須的方法至今仍不過關(guān)。目前制備高溫陶瓷晶須的方法有兩個(gè)，一個(gè)是化學(xué)氣相沉積(CVD)法，另一個(gè)是熱還原法。前者的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)物（晶須）的質(zhì)量好，但產(chǎn)率低，成本高。后者則相反，產(chǎn)率高，質(zhì)量差。我的研究目標(biāo)就是要尋找一種新型熱

2、還原方法，兼具兩種方法的優(yōu)點(diǎn)，摒棄其缺點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)高溫陶瓷晶須—TiC晶須。
　　經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，我找到了用現(xiàn)有（傳統(tǒng)）的熱還原法生長(zhǎng)晶須所固有的問題，進(jìn)而提出了一個(gè)新的熱還原方法，即所謂“氣流熱還原法”。其特點(diǎn)是在熱還原過程中用適當(dāng)流量的氬氣流均勻地通過物料（TiO2粉、碳粉、鎳粉等）。特別是我們解決了讓氣流均勻地通過大量物料的工藝問題，找到了合適的工藝參數(shù)，制出了優(yōu)質(zhì)碳化鈦晶須，單爐（小爐子）產(chǎn)量由原來（用傳統(tǒng)熱還原法時(shí)

3、）的數(shù)克提高到一百多克，而晶須與顆粒之比達(dá)到90％以上。此外，我們還發(fā)現(xiàn)了更多的實(shí)驗(yàn)證據(jù)，證明熱還原法生長(zhǎng)晶須的機(jī)制仍然是VLS機(jī)制。
　　在成功地制備了優(yōu)質(zhì)TiC晶須的基礎(chǔ)上我們進(jìn)而研制了用晶須增強(qiáng)和增韌的金剛石鋸片。我們首先解決了如何在金剛石鋸片中均勻添加晶須這一關(guān)鍵工藝。然后通過實(shí)驗(yàn)確定合適的壓制壓力和燒結(jié)溫度等參數(shù)。然后通過大量鋸片的現(xiàn)場(chǎng)切割石材試驗(yàn)，找到了最佳的晶須添加量（所切割的石材包括大理石、花崗巖等）。實(shí)驗(yàn)表明，含