NbC纳米粉体机械化学法合成及其放电等离子烧结的研究

论文摘要

本文利用机械力化学法对铌粉和正辛烷的混合物进行了高能球磨实验，并对球磨过的粉体进形了放电等离子烧结。采用XRD对不同球磨时间下制备的粉体和烧结体的成分、物相及其变化规律进行了分析研究；分析了烧结过程中不同球磨时间下样品的位移和位移率变化规律；采用阿基米德原理对烧结体的密度进行了测定；采用维氏硬度计测定烧结体的硬度；对样品的碳含量和韧性进行了测定，最后对NbC和Nb2C的抗氧化性和抗电化学腐蚀性进行了探讨。XRD分析结果表明，在高能球磨的作用下，成功合成了新的物质NbC，晶粒尺寸达到纳米级；原始粉的颗粒尺寸减小,晶粒细化，说明机械合金化确实可以细化晶粒。烧结实验结果表明，我们成功地制备了NbC块体；收缩致密化是在短时间内完成的，收缩温度随着球磨时间的增加而增加。通过氧化法测量样品的碳含量，结果表明球磨时间越长，样品的碳含量越高，因此通过控制球磨时间可以调控碳含量。延长球磨时间，材料密度降低，硬度升高；差热分析结果表明，在570℃以下NbC的抗氧化性相对于Nb2C要好，760℃以上Nb2C抗氧化性相对于NbC要好。对电化学腐蚀试验研究结果进行分析，NbC样品的抗腐蚀能力比Nb2C样品好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.2 纳米粉末合成技术
• 1.3 机械力化学
• 1.3.1 机械力化学效应
• 1.3.2 机械力化学过程
• 1.3.3 机械力化学作用机理
• 1.4 粉烧结技术
• 1.5 放电等离子烧结技术
• 1.5.1 放电等离子活化烧结致密化过程
• 1.5.2 放电等离子烧结原理
• 1.5.3 放电等离子烧结的应用与展望
• 1.6 本章小结
• 第2章 试验方法及设备
• 2.1 实验设备
• 2.2 实验过程
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验流程
• 2.2.3 样品制备方案及具体步骤
• 2.2.4 测试方法
• 2.3 本章小结
• 第3章 实验结果与讨论
• 3.1 球磨过程中的物理化学效应
• 3.1.1 机械激活作用
• 3.1.2 机械化学激活作用
• 3.1.3 机械力化学法合成超细碳化物的晶粒大小
• 3.2 放电等离子烧结（SPS）成型
• 3.2.1 放电等离子烧结过程
• 3.2.2 不同球磨时间的烧结样品 X 射线衍射图谱
• 3.2.3 烧结曲线收缩变化
• 3.2.4 粉体烧结前后 XRD 变化
• 3.3 材料性能测试
• 3.3.1 烧结块体的碳含量变化
• 3.3.2 烧结块体的密度变化
• 3.3.3 烧结块体的硬度变化
• 3.3.4 烧结体压痕断裂韧性变化
• 3.3.5 综合热分析
• 3.3.6 材料的腐蚀电化学性能
• 3.4. 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果
• 致谢
• 作者简介