第四副族过渡金属氮化物的高温高压合成与物性研究

发布时间：2023-02-10 20:58

　　过渡金属轻元素化合物通常拥有着非常优异的性能,例如:高硬度、催化、抗氧化、耐腐蚀等,并且已经广泛应用于诸多领域。而其硬度特性,尤其是影响硬度的物理机制,一直是研究者们关注的焦点。已有的大量研究表明高硬度物质应具备--高的价电子数和高的轻元素含量两个特征,并建立了许多的硬度模型。然而这些硬度模型仅能解释部分的实验结果,即还存在着被忽略的硬度影响因素。如在过渡金属轻元素化合物中,金属原子对硬度的影响,尤其是过渡金属d电子的电子状态对硬度的作用。深入探讨金属电子行为对硬度的影响,不仅有利于新型高硬度多功能材料的设计和开发,还对加深材料硬度的理解以及完善硬度模型具有十分重要的意义。过渡金属氮化物是一类重要的过渡金属轻元素化合物,已经广泛应用于工业领域。但是由于高温下氮化物热稳定性差,利用传统方法制备高质量的氮化物仍然十分困难,如得到的氮化物含有大量的氮空缺,产物的混相现象较为普遍。尽管高压效应能有效提高氮化物的高温热稳定性、抑制氮原子的耗散,但合适前驱体的选择、高压下反应路径的控制更是高压合成氮化物的关键。本论文以第四副族过渡金属氮化物为研究主体。首先研究NaN₃与金属氯...

【文章页数】：98 页

【学位级别】：博士

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中文摘要
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第一章 绪论
    1.1 硬质材料与材料的硬度
        1.1.1 传统的轻元素化合物的硬度
        1.1.2 硬质轻元素化合物与过渡金属轻元素化合物
    1.2 过渡金属氮化物
        1.2.1 过渡金属氮化物的研究现状
        1.2.2 过渡金属氮化物的制备方法
    1.3 基于原子尺度的硬度机理研究现状
    1.4 高压科学研究的重要性
    1.5 选题的依据和主要内容
第二章 高压实验装置
    2.1 高压实验装置
        2.1.1 国产六面顶压机
        2.1.2 金刚石对顶砧
第三章 MoN的合成以及其硬度研究
    3.1 研究现状
    3.2 MoN的合成与表征
        3.2.1 样品的合成与提纯
        3.2.2 MoN样品烧结前后的XRD衍射及结构分析
        3.2.3 MoN样品烧结前后的SEM形貌表征及EDS成分分析
    3.3 样品的维氏硬度测试
    3.4 MoN的电子结构特征及计算硬度
    3.5 本章小结
第四章 基于CrN和WN研究d电子对材料硬度的影响
    4.1 研究现状
    4.2 CrN、W₂N₃和WN的合成与表征
        4.2.1 样品的合成与提纯
        4.2.2 样品的XRD衍射及结构分析
        4.2.3 样品的SEM形貌表征及EDS成分分析
    4.3 CrN的烧结与表征以及WN的合成与表征
        4.3.1 样品的烧结及XRD衍射分析
        4.3.2 样品的SEM形貌表征及EDS成分分析
        4.3.3 样品的维氏硬度测试
    4.4 CrN和 WN的电子结构特征
        4.4.1 计算细节
        4.4.2 CrN、WN的电子结构,化学键特征和理论硬度
    4.5 本章小结
第五章 一氮化铬的高压研究
    5.1 研究现状
    5.2 基于高压同步原位XRD实验的CrN高压结构行为
    5.3 基于随温度变化的XPS的CrN两相的性质研究
    5.4 CrN的电学性质随温度和压力变化的原位测量研究
        5.4.1 CrN单晶的制备
        5.4.2 CrN的单晶的电学性质研究
    5.5 本章总结
第六章 总结与展望
参考文献
攻读博士期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3739900