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钛铁矿原位碳热还原合成TiC/Fe的热力学过程及合成条件研究

邹正光 , 陈寒元 , 麦立强

无机材料学报

以天然矿物钛铁矿（ＦｅＴｉＯ_３）、Ｃ（石墨）为原料，采用原位碳热还原法，实现合成与烧结一体化，真空烧结制备了ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料，探索了一条低成本合成高性能ＴｉＣ／Ｆｅ复合材料的新途径．对反应的热力学过程进行理论分析和实验研究，探讨了产物的合成条件．研究表明，ＴｉＣ的反应形成机理是：首先，ＦｅＴｉＯ_３被Ｃ还原生成Ｔｉ_ｘＯ_ｙ和α－Ｆｅ；然后，Ｃ继续与Ｔｉ_ｘＯ_ｙ反应，将氧一步一步还原出来，直至生成ＴｉＣ；ＴｉＣ颗粒长大的过程是，先形成富Ｔｉ缺Ｃ的ＴｉＣ_ｘ，然后ＴｉＣ_ｘ继续与Ｃ反应形成接近化学计量比的ＴｉＣ．烧结温度范围在１５００～１６００℃之间，随温度的升高，产物的硬度和密度稍有提高．Ｍｏ的加入可以改善金属相对ＴｉＣ的润湿性．产物中有少量游离碳存在．

关键词: TiC/Fe复合材料 , in-Situ synthesis , ilmenite , thermodynamics process , synthesis conditions