纳米碳化钛机械合金化合成及其加速效应研究

摘要

机械合金化(MA)作为一种新材料制备技术,其高能量的导入方式和所获得产物已引起了广大材料工作者的兴趣.该文以Ti-C体系为研究出发点,分别在多种不同球磨环境下,在行星式球磨机上进行纳米TiC的高能球磨合成.应用X射线衍射、扫描电镜、透射电镜、差热及热重分析等实验技术,研究了H<,2>在Ti-C体系MA合成TiC过程中的加速催化效应,球磨参数对合成过程的影响及合金元素Al、Ni或Fe对MA合成TiC过程的加速作用,并对其合成机理进行了系统地理论分析.研究结果表明,H<,2>及合金元素在MA合成TiC过程中具有加速作用,合成的纳米TiC热稳定性好,结构稳定.在此基础上,对Ti-石油焦体系MA合成纳米碳化钛进行了探索性研究,这为廉价石油焦的高附加值应用寻找新出路进行了有益地尝试.该研究方向具有巨大的经济效益和社会效益,其创新性成果主要有以下几点:(1)首次研究了Ti-C体系中H<,2>加速MA合成纳米TiC的机理,发现了H<,2>在MA合成过程中的催化加速效应;(2)首次研究了合金元素在MA合成纳米TiC过程中的加速效应及其作用机理;(3)初步研究了用石油焦MA合成纳米TiC的可能性,为廉价石油焦的高附加值应用进行了有益地探索.

目录

文摘

英文文摘

主要符号表

第一章前言

第二章实验原理和方法

2.1机械合金化的原理

2.2机械合金化实验方法

2.3显微组织分析技术

2.4热分析技术

2.5纳米微粒尺寸的评估

第三章氢在碳化钛MA合成过程中的加速效应研究

3.1氢对TiC机械合金化合成的影响

3.1.1空气和空气+Ar球磨环境下TiC机械合金化合成

3.1.2不同反应体系在Ar环境下MA合成TiC的研究

3.1.3球磨环境对MA合成纳米TiC的影响

3.2氢环境下机械合金化合成TiC过程中球磨参数的影响

3.2.1球磨参数对MA合成TiC的影响

3.2.2分析与讨论

3.3氢对TiC机械合金化合成加速机理的研究

3.3.1实验结果

3.3.2氢的加速机理讨论

本章小结

第四章合金元素在TiC机械合金化合成中的加速效应

4.1加入合金元素对MA合成TiC的影响

4.1.1合金元素Al的影响

4.1.2合金元素Ni的影响

4.1.3合金元素Fe的影响

4.2分析与讨论

4.3热分析结果及其讨论

4.4用石油焦MA合成TiC的探索性研究

4.4.1 Ti-石油焦体系

4.4.2合金元素Al、Ni、Fe的影响

4.4.3用石油焦MA合成TiC的结果讨论

本章小结

第五章行星球磨合成碳化钛过程中碰撞行为的计算

本章小结

第六章结论

第七章后期工作展望

参考文献

致谢