高温电化学还原高钛渣制备TiC/SiC复合粉体的研究

发布时间：2021-04-29 15:49

　　碳化钛作为一种重要的高温结构材料,具有熔点高、硬度大、密度低、化学稳定性好等特性,当在TiC中加入SiC时,可以大幅提高碳化钛的断裂韧性,并被广泛应用于机械、航空、微电子等高科技领域。目前,碳化钛普遍通过碳热还原法制备得到,但在材料制备过程中,存在反应温度高,杂质难以去除,产物成分不均匀等问题,而TiC/SiC复合材料的制备过程亦存在工艺流程长、反应温度高等问题,限制了其大规模的应用。本文利用高温熔盐电解法（Fray-Farthing-Chen（FFC））实现了高钛渣直接固态脱氧制备TiC/SiC复合粉体。此法具有流程短,产品纯度高等特点,可以克服传统制备工艺存在的不足,提高产品质量,具有广阔的应用前景。本文通过以硅含量较高的高钛渣为原料,通过热力学理论分析、恒槽压电解,研究电解质成分、电解时间、槽电压、温度、配碳量、熔盐中CaO加入量对高钛渣的直接电解过程的影响规律。主要成果如下:（1）在CaO含量为1mol%的CaCl₂-NaCl体系中,控制槽电压为3.2V,温度为900℃,配碳量为Ti:C=1:2,电解时间为6h的条件下,高钛渣可以彻底地脱氧得到TiC粉体。... 

【文章来源】：昆明理工大学云南省

【文章页数】：102 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 碳化钛的结构及性质
    1.2 碳化钛的应用
    1.3 碳化钛的制备方法
    1.4 熔盐电解法(FFC法)制备TiC/SiC复合粉体
    1.5 选题意义和研究内容
        1.5.1 选题意义
        1.5.2 研究内容
        1.5.3 创新点
第二章 实验部分
    2.1 阴极的制备
    2.2 阳极材料的选择
    2.3 熔盐选择
    2.4 电解原理
    2.5 电解过程
        2.5.1 预电解阶段
        2.5.2 电解阶段
        2.5.3 电解产物的后期处理
第三章 熔盐电解高钛渣制备TiC/SiC复合粉体的热力学分析
    3.1 引言
    3.2 阳极气体为CO时,高钛渣电解还原的热力学计算
    3.3 阳极气体为CO_2时,高钛渣电解还原的热力学计算
    3.4 熔盐中CaO参与高钛渣电解还原的热力学计算
    3.5 本章小结
第四章 CaO-CaCl_2-NaCl熔盐电解高钛渣制备TiC/SiC复合粉体
    4.1 引言
    4.2 电解时间对电解过程的影响
        4.2.1 电解时间对电流的影响
        4.2.2 电解时间对电解产物的影响
        4.2.3 产物形貌分析
    4.3 槽电压对电解过程的影响
        4.3.1 槽电压对电流的影响
        4.3.2 槽电压对电解产物物相的影响
        4.3.3 产物形貌分析
    4.4 电解温度对电解过程的影响
        4.4.1 电解温度对电流的影响
        4.4.2 电解温度对电解产物的影响
        4.4.3 产物形貌分析
    4.5 配碳量对电解过程的影响
        4.5.1 不同配碳量下的时间-电流曲线
        4.5.2 配碳量对电解产物的影响
        4.5.3 产物形貌分析
    4.6 熔盐中CaO加入量对电解过程的影响
        4.6.1 CaO加入量对电解电流的影响
        4.6.2 不同CaO加入量下的电解产物
        4.6.3 产物形貌分析
    4.7 杂质去向分析
    4.8 本章小结
第五章 CaCl_2熔盐电解高钛渣制备TiC/SiC复合粉体
    5.1 引言
    5.2 电解时间对电解产物的影响
        5.2.1 电解时间对电流的影响
        5.2.2 电解时间对电解产物的影响
        5.2.3 产物形貌分析
    5.3 槽电压对电解过程的影响
        5.3.1 槽电压对电流的影响
        5.3.2 槽电压对电解产物的影响
        5.3.3 产物形貌分析
    5.4 电解温度对电解过程的影响
        5.4.1 电解温度对电流的影响
        5.4.2 电解温度对电解产物的影响
        5.4.3 产物形貌分析
    5.5 CaO加入量对电解过程的影响
        5.5.1 CaO加入量对电流的影响
        5.5.2 CaO加入量对电解产物的影响
        5.5.3 产物形貌分析
    5.6 杂质含量表征
    5.7 本章小结
第六章 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
致谢
参考文献
附录A 攻读硕士研究生期间的成果
附录B 攻读硕士研究生期间参与研究的项目


【参考文献】：
期刊论文
[1]碳热还原法制备碳化钒钛的过程研究[J]. 张雪峰,陈敏,肖玄.  中国粉体技术. 2015(03)
[2]熔盐电解制备碳化钛粉末的研究[J]. 谢江生,马文会,秦博,魏奎先,伍继君.  有色金属(冶炼部分). 2013(12)
[3]熔盐电解法制备TiC粉末的研究[J]. 郎晓川,谢宏伟,翟玉春,邹祥宇.  稀有金属与硬质合金. 2013(05)
[4]HSC Chemistry软件在高校化学科研中的应用[J]. 王艳坤.  河南教育学院学报(自然科学版). 2013(02)
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[10]超细TiC粉体的制备方法及应用研究进展[J]. 董占祥,孔祥鹏,王俊文.  山西化工. 2011(03)

硕士论文
[1]熔盐电化学脱氧制备碳化钛[D]. 崔富晖.东北大学 2014
[2]金刚石颗粒表面镀覆碳化钛包覆层的研究[D]. 罗雯.广东工业大学 2013
[3]碳热还原TiO2法制备微米碳化钛粉末的实验研究[D]. 森维.昆明理工大学 2011



本文编号：3167744