前 言
金属-陶瓷复合材料是最有发展前景的复合材料之一,也是现代新材料的重要组成部分,已引起了世界上许多发达国家的高度重视。金属-陶瓷复合材料因具有高硬度、高强度、高耐磨性等优异性能而具有广泛的用途,目前已开始工业化应用。这类材料中的典型代表之一是金属-碳氮化钛复合材料,但这种复合材料发展应用的最大问题是材料的制备成本太高,从而严重影响着它在更大范围内的推广应用,这种复合材料高制备成本的主要原因是材料制备中使用了成本极高的碳氮化钛(Ti(C,N))粉末。因此,发展金属-陶瓷复合材料的低成本制备新技术是大规模推广和应用这种复合材料的关键。
在国家"863"高科技项目、国家自然科学基金项目和全国高校博士点基金项目的支持下,重庆大学金属-陶瓷复合材料课题组经过十多年的艰苦工作,成功地开发了一种低成本的金属-碳氮化钛复合材料制备新技术。该技术有以下几个显著特点:
①该技术所用原材料--钛铁矿(FeTiO3)是我国的富有资源之一,成本极低;②直接还原钛铁矿制备碳氮化钛粉和金属-碳氮化钛复合材料,为开发利用细粒级钛铁矿和制备高性能低成本复合材料开辟了一条新途径;③工艺本身具有选择性,既可以生产含Fe的Ti(C,N)复合粉,也可以生产较纯的Ti(C,N)粉末,还可以直接合成金属-Ti(C,N)复合材料;④当反应产物是含Fe的Ti(C,N)复合粉时,既可以充分利用FeTiO3矿中的铁元素,又可以较好地解决Ti(C,N)和基体的润湿性问题,有利于Ti(C,N)在基体中的均匀分布;⑤中间产物的消除可采用C、Al、N2等多成分的复合还原技术。
本书对碳氮化钛粉末低成本制备技术和金属-Ti(C,N)复合材料直接合成技术进行了系统介绍。主要内容包含:金属-陶瓷复合材料反应合成技术概述,用钛铁矿直接还原制
备碳氮化钛粉和金属-碳氮化钛复合材料的热力学计算,钛铁矿中杂质还原的热力学计算,反应温度和反应气氛影响钛铁矿还原的热力学计算,铁加入量、碳加入量和球磨过程对Fe/Ti(C,N)复合材料直接合成的影响,Ti(C,N)粉末的分析和评估,Fe/Ti(C,N)复合材料显微组织的评价和控制等。全书由潘复生、汤爱涛和李奎撰写,参加研究工作的还有汪凌云、王雨、王健、庞华、甄永达、张静、杨佳、刘海定、吕志强等。丁培道教授和彭晓东教授对该技术成果的发展提出了很好的建议和意见。