非氧化物陶瓷及其应用PDF电子书下载

绪论 1

1.1　概述 1

1.2　非氧化物的分类及特点 1

1.3　研究方向 2

参考文献 5

第1篇　碳化物陶瓷 6

第1章　碳化硅陶瓷 6

1.1　SiC的晶体结构及性能 6

1.1.1　SiC的晶体结构 6

1.1.2　SiC的性能 8

1.2　SiC粉体的制备 9

1.3　SiC晶须的制备 13

1.3.1 晶须的功能 14

1.3.2　SiC晶须生长机理 15

1.3.3　SiC晶须的制备方法 16

1.3.3.1 固相法 16

1.3.3.2　气相法 18

1.3.3.3　研究现状 19

1.3.4　哑铃形碳化硅晶须的制备 19

1.3.4.1 实验方法 19

1.3.4.2　仿生碳化硅晶须的形貌 20

1.3.4.3　仿生哑铃形碳化硅晶须的生长机理 20

1.4　SiC纳米粉体及SiC晶须的微波合成 21

1.4.1　实验原料 21

1.4.2　实验过程 22

1.4.3　实验结果 24

1.5　SiC陶瓷的烧结 29

1.5.1　烧结工艺 29

1.5.2　SiC陶瓷的烧结 30

1.6　SiC的应用 32

1.6.1　SiC用途 32

1.6.2　SiC晶须的应用 32

参考文献 34

第2章　碳化钛陶瓷 36

2.1　碳化钛的性能 36

2.1.1　绪论 36

2.1.2　碳化钛的基本特性 36

2.1.3　碳化钛的结构、物理及热力学性质 38

2.1.4　碳化钛结构、性能与化学键 39

2.2　碳化钛粉体的制备 41

2.3　微波合成纳米碳化钛粉体 52

2.3.1　实验过程与方法 52

2.3.1.1　原料与配方 52

2.3.1.2　制备工艺 53

2.3.1.3　试样的测试与表征 54

2.3.2　制备工艺对微波合成纳米碳化钛的影响 58

2.3.2.1　合成温度及保温时间的影响 58

2.3.2.2　原料的影响 60

2.3.2.3　微波合成碳化钛的纯度分析 70

2.3.2.4　微波合成的均匀性分析 70

2.3.2.5　气氛对微波合成的影响 71

2.3.2.6　常规合成碳化钛 72

2.3.2.7　小结 73

2.3.3　微波合成纳米碳化钛的热力学研究 74

2.3.3.1　热力学基本原理 74

2.3.3.2　热力学研究 79

2.3.3.3　小结 84

2.3.4　微波合成纳米碳化钛的动力学研究 85

2.3.4.1　基本原理 86

2.3.4.2　实验方法 88

2.3.4.3　结果分析 88

2.3.4.4　小结 96

2.3.5　微波合成纳米碳化钛反应机理分析 96

2.3.5.1　机理分析 96

2.3.5.2　小结 100

2.3.6　碳化钛粉体的热分析 100

2.3.6.1　试样准备 100

2.3.6.2　结果分析 100

2.3.6.3　小结 103

2.4　碳化钛陶瓷的烧结 103

2.4.1　热压烧结 104

2.4.1.1　热压烧结的优点 104

2.4.1.2　热压烧结参数的选择 104

2.4.1.3　热压烧结的发展 105

2.4.2　真空烧结 106

2.4.3　热等静压烧结 106

2.4.4　自蔓延高温烧结 108

2.4.5　微波烧结 108

2.4.6　放电等离子烧结 110

2.4.7　等离子体烧结 111

2.5　碳化钛陶瓷的应用 112

2.5.1　碳化钛刀具材料 112

2.5.2　碳化钛宇航材料 112

2.5.3　碳化钛用于堆焊焊条 113

2.5.4　碳化钛用于涂层材料 113

2.5.5　碳化钛用于制备泡沫陶瓷 114

2.5.6　在红外辐射陶瓷材料方面的应用 114

2.5.7　碳化钛基金属陶瓷 115

参考文献 119

第3章　碳化硼陶瓷 126

3.1　碳化硼的晶体结构 126

3.2　碳化硼粉末的制备 127

3.3　碳化硼的烧结 129

3.3.1　常压烧结 130

3.3.2　热压烧结 130

3.3.3　热等静压烧结 130

3.3.4　活化烧结 130

3.3.4.1　细化粉末颗粒 131

3.3.4.2　添加烧结助剂 131

3.3.5　放电等离子烧结 135

3.3.6　碳化硼陶瓷致密化 136

3.3.6.1　纯碳化硼的烧结致密化 136

3.3.6.2　含有添加剂的碳化硼陶瓷的致密化 137

3.3.6.3　粉末特性对材料致密化的影响 138

3.3.6.4　热处理可提高陶瓷材料的致密度 139

3.3.6.5　制备工艺对碳化硼陶瓷性能的影响 139

3.4　碳化硼的应用 139

参考文献 142

第4章　碳化钨陶瓷 143

4.1　WC的相图 143

4.2　WC粉末的制备技术 143

4.2.1　化学法 144

4.2.2　气相合成法 145

4.2.3　液相法 148

4.2.4 高频等离子化学气相沉积法（RF-PCVD） 149

4.2.5　超临界CO2热处理法 150

4.2.6　燃烧法 151

4.2.7　喷雾热转化法 151

4.2.8　催化法 151

4.2.9　微波合成法 152

4.2.10　低温碳化法 152

4.3　一维纳米碳化钨的制备 153

4.3.1 一维纳米结构碳化钨的生长机理 153

4.3.2　一维纳米结构碳化钨的制备 154

4.4　WC陶瓷及其复合材料的制备技术 156

4.4.1　WC陶瓷的制备技术 156

4.4.2　WC增强的复合材料的制备技术 157

4.4.3　碳化钨复合涂层制备技术 157

4.5　WC及其复合材料的应用 159

参考文献 161

第5章　碳化锆陶瓷 163

5.1　碳化锆的结构和性能 163

5.2　碳化锆粉体的制备 164

5.3　ZrC陶瓷的制备 167

5.3.1　ZrC陶瓷的制备 167

5.3.2　ZrC陶瓷涂层的制备 167

5.3.3　ZrC增强复合材料的制备 169

5.4　ZrC陶瓷的应用 170

参考文献 171

第6章　碳化钒陶瓷 173

6.1　碳化钒的物理特性 173

6.1.1　非化学计量化合物与晶体缺陷 173

6.1.2　碳化钒的晶体结构 176

6.1.3　一级和二级相变 177

6.1.4 碳化钒有序-无序相转变 177

6.1.5　有序无序碳化钒性质的比较 177

6.2　碳化钒粉体的制备方法 178

6.2.1　超细碳化钒粉末的制备方法 178

6.2.2　纳米级碳化钒粉末的制备方法 183

6.2.3 纳米V8C7粉末的制备 186

6.2.3.1 原料 186

6.2.3.2 工艺过程 186

6.2.3.3　试验结果与分析 186

6.3　碳化钒的应用 196

6.3.1　钢铁添加剂 196

6.3.2　硬质合金的晶粒长大抑制剂 196

6.3.2.1　超细硬质合金 196

6.3.2.2　硬质合金的晶粒长大抑制剂 198

6.3.3　在电子领域中的应用 199

6.3.4　热喷涂材料 199

6.3.5　合成金刚石 200

6.3.6　催化材料 201

6.3.7　制备无磁硬质合金 202

参考文献 202

第7章　碳化铬陶瓷 204

7.1　碳化铬的性能 204

7.2　碳化铬粉体的制备 205

7.2.1　喷雾干燥-还原分解气相碳化法 205

7.2.2 CH4-H2气相还原／碳化亚稳态铬氧化物法 205

7.2.3 固相法 206

7.3　碳化铬涂层的制备 207

7.3.1　等离子喷涂 207

7.3.2　爆炸喷涂 208

7.3.3　SHS熔覆涂层 209

7.3.4　真空熔烧法 210

7.4　碳化铬复合材料 211

7.4.1 Al2O3/Cr3C2复合材料 211

7.4.2　Cr3C2/Ni3Al复合材料 212

7.4.3 Cr3C2基金属陶瓷 214

7.5　碳化铬陶瓷的应用 215

7.5.1　润滑材料 215

7.5.2　复合材料 218

7.5.3　耐磨涂层 218

7.5.4　梯度材料 219

参考文献 219

第8章　其他碳化物陶瓷 221

8.1　碳化铪陶瓷 221

8.1.1　碳化铪的性能 221

8.1.2　碳化铪粉体的制备 221

8.1.3　碳化铪的应用 224

8.2　碳化钽、碳化铌陶瓷 226

8.2.1　碳化钽、碳化铌的性能 226

8.2.2　碳化钽、碳化铌粉体的制备 226

8.2.2.1　钽、铌碳化物的基本生产方法 226

8.2.2.2　超细钽、铌碳化物的制备技术 227

8.2.3　碳化钽、碳化铌的应用 229

8.3　碳化钼 232

8.3.1　碳化钼的性能 232

8.3.2　碳化钼粉体的制备 233

8.3.3　碳化钼涂层的制备 236

8.3.4　碳化钼的应用 237

8.3.4.1　材料改性 237

8.3.4.2　催化材料 237

8.3.4.3　电化学容器 242

8.4　碳化铀 242

8.4.1　碳化铀的性能 242

8.4.2　碳化铀粉体的制备 243

8.4.3　碳化铀的烧结 243

8.4.4　碳化铀的应用 245

参考文献 245

第2篇　氮化物陶瓷 247

第9章　氮化硼陶瓷 247

9.1　氮化硼的晶体结构 247

9.2　六方BN粉体的制备 248

9.3　HBN纤维制备方法 251

9.4　HBN薄膜制备方法 252

9.5　立方氮化硼的合成 253

9.6　立方氮化硼薄膜的制备 256

9.7　BN纳米管的制备 259

9.7.1　BN-NTs的结构 260

9.7.2 BN-NTs的制备 260

9.8　聚晶立方氮化硼的制备 263

9.8.1　PCBN的性能特点 264

9.8.2　PCBN的制备 265

9.9　BN陶瓷的烧结 269

9.10　BN陶瓷的应用 271

9.10.1　六方BN的应用 271

9.10.2　立方BN的应用 272

9.10.3　BN纳米管（BN-NTs）的应用 273

9.10.4 聚晶立方氮化硼（PCBN）工具材料的应用 274

参考文献 276

第10章　氮化铝陶瓷 277

10.1　氮化铝的结构与特性 277

10.2　AlN粉末的制备 278

10.3　纳米氮化铝粉体的制备 281

10.3.1　气相合成法 281

10.3.2　液相合成法 283

10.3.3　固相合成法 283

10.4　一维纳米结构氮化铝的制备 284

10.5　一堆纳米结构氮化铝的物理性能 292

10.6　氮化铝薄膜的制备 293

10.6.1　薄膜发光原理 294

10.6.1.1 器件结构 294

10.6.1.2　发光层 294

10.6.2　AlN薄膜发光性能 296

10.6.3 AlN发光薄膜发展趋势 299

10.7 AlN薄膜的制备方法 299

10.8　氮化铝陶瓷的烧结 300

10.8.1　AlN陶瓷的烧结 302

10.8.2　半透明AlN陶瓷的制备 302

10.8.3　AlN陶瓷的性能改进 305

10.9　氮化铝陶瓷的应用 306

参考文献 307

第11章　氮化硅陶瓷 309

11.1　晶体结构 309

11.2　Si3N4陶瓷的性能 310

11.3　Si3N4粉末的制备 311

11.3.1　直接氮化法 312

11.3.2　气相合成法 313

11.3.3 自蔓延法 315

11.3.4　立方氮化硅的制备 316

11.3.5　纳米氮化硅粉体的改性 318

11.3.6　氮化硅晶须的制备 321

11.4　氮化硅薄膜的制备 322

11.4.1 氮化硅薄膜特性及生长机理 323

11.4.2　氮化硅薄膜的制备方法 324

11.4.2.1　化学气相沉积（CVD）法 324

11.4.2.2　物理气相沉积（PVD）法 327

11.5　氮化硅陶瓷的制备 328

11.6　氮化硅的应用 332

参考文献 338

第12章　氮化钛陶瓷 339

12.1　TiN的结构与性质 339

12.1.1　Ti-N二元系相图 339

12.1.2　TiN的晶体结构 339

12.1.3　TiN的物理性质 340

12.1.4　TiN的化学性质 340

12.2　氮化钛粉末的制备 340

12.2.1 以金属Ti粉或TiH2粉为原料制备氮化钛粉末 340

12.2.2　以Ti的氧化物为原料制备氮化钛粉末 341

12.2.3 化学气相沉积法（CVD） 353

12.2.3.1 传统条件下TiN的CVD制备 353

12.2.3.2　在不同源物质下TiN的CVD制备 354

12.2.4　熔盐法制备氮化钛粉末 357

12.2.5　溶剂热合成法 359

12.3 纳米氮化钛粉末的微波合成 361

12.3.1　实验原料 363

12.3.2　实验方法 364

12.3.3　TiN生成率的计算 364

12.3.4　配方设计 364

12.3.5　实验结果 364

12.3.6　结果分析 370

12.3.6.1　合成反应的热力学分析及机理 370

12.3.6.2　合成TiN的颗粒大小 376

12.3.6.3　微波合成反应机理 377

12.3.6.4　微波合成TiN的元素分析 380

12.3.6.5 微波合成TiN的氧化分析 380

12.4　碳氮化钛的微波合成 383

12.4.1　制备方法 383

12.4.2　实验过程 384

12.4.3　实验结果 386

12.4.4　结果分析 386

12.4.5　结论 389

12.5 晶须的制备 390

12.6　超硬TiN薄膜的制备 394

12.6.1 超硬TiN薄膜存在的问题 396

12.6.2 Ti-Si-N纳米薄膜的制备 396

12.6.3　Ti-Si-N纳米薄膜的性能分析 397

12.7　氮化钛陶瓷的应用 399

12.7.1 Ti（C,N）基金属陶瓷 399

12.7.2　复相陶瓷材料 400

12.7.3　耐火材料 400

12.7.4　生物材料 400

12.7.5　节能涂层材料 401

12.7.6　生物形态多孔陶瓷 401

12.7.7　透明陶瓷保护膜 402

参考文献 402