论文摘要
碳化物材料因其具有高熔点、高强度、高耐磨性、低热膨胀率、抗氧化和耐腐蚀等优点而得到广泛应用,纳米碳化物的合成研究已经成为现代陶瓷材料研究的重要内容之一。本文采用溶胶-凝胶和碳热还原相结合的方法,制备了纳米SiC和TiC粉体材料,并对其合成过程中的影响因素进行了探讨。首先,以柠檬酸为造孔剂,利用硅酸乙酯溶胶-凝胶和碳热还原法制备出了高比表面积的纳米碳化硅（SiC）粉体。用比表面积分析仪、热重分析仪（TG）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对产品进行了分析。结果表明,凝胶制备的最佳工艺为,控制水与钛酸丁酯的摩尔比为6～7,溶剂与硅酸乙酯的体积比为4～6;添加了柠檬酸得到的SiC粉体比表面积可达到13～62m2 g-1,其大小可由柠檬酸与硅酸乙酯的摩尔比来控制;柠檬酸受热分解后留下的孔隙是制备高比表面积SiC的关键所在;当柠檬酸与硅酸乙酯的摩尔比为0.8时,凝胶经1500℃碳热还原反应2h后,得到的产品比表面积高,粒径为100nm。其次,以钛酸丁酯和酚醛树脂为原料,乙二醇甲醚为溶剂,冰乙酸为稳定剂,在硝酸的催化下制备出凝胶先驱体,再将制得的先驱体于流通的氩气环境中经高温碳热还原得到了纳米碳化钛粉体。讨论了各因素对凝胶时间的影响,用热重-差热分析仪（TG-DTA）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对制得的先驱体和产品进行了表征。结果表明,控制溶液的pH=2～3,冰乙酸与钛酸丁酯的摩尔比选择为2.5,水与钛酸丁酯的摩尔比为6:1,溶剂与钛酸丁酯的体积比为4:1时,得到的凝胶红棕色透明,所需时间最短;且由XRD和SEM分析可知,碳热还原反应是由TiO2经历一系列的低价态氧化物转变完成的;先驱体在氩气环境中经1400℃反应1h后生成的产物为TiC,其表面光洁,粒径分布均匀,大小为100～300nm。