APS-100高濃度納米粒度儀在TiC碳化鈦粉體中的應用

在碳化物基金屬化合物中，除 WC-Co 外，以 TiC-Ni 為基的金屬陶瓷也研究得比較成熟，其應用也很廣泛，由于 TiC 的熔點(3250℃)比 WC(2630℃)高，耐磨性好，密度只有 WC 的 1/3，抗氧化性遠優(yōu)于 WC，可用來替代目前在切削工具工業(yè)中廣泛使用的 WC-Co基金屬陶瓷，很大程度降低成本，因而引起人們的極大研究興趣,將納米級的 TiC 粉體添加入WC-Co作為增強相，大大的提高金屬陶瓷力學性能和化學穩(wěn)定性。

華南理工大學曾令可老師課題組，基于碳熱還原法，通過利用連續(xù)式微波加熱合成爐進行納米TiC的合成，反應過程在保護氣氛Ar中進行，制備出納米級 TiC，并探討了工藝過程中關鍵因素對產品合成率、粒度的影響，探討適合工業(yè)小規(guī)模生產的很好工藝數(shù)據(jù)。

圖1 顆粒體積分布曲線圖及電鏡圖片

本文通過美國MAS生產的APS-100超聲法納米粒度儀分析了實驗合成碳化鈦粉體的粒度，圖 1 為配方(1300℃，保溫30 min)所得樣品APS分析圖譜，紅色遞增曲線表示小于對應粒徑的累積分布，藍色先增后減曲線表示各顆粒粒徑對應的體積分布。從圖譜 2 中可知，碳化鈦粉體粒度在 100 nm~200 nm 之間分布，平均粒徑為 150 nm，粒度分布在 100 nm~200 nm 之間的比例占總粉體體積的 99.5%以上，與 TEM 分析測得的粒度結果吻合。

圖2 TiC 粒度和溫度的關系

并研究了TiC的粒度與合成溫度變化關系。從圖 2 可以看出合成 TiC 的粒度隨著合成溫度的升高而升高。但并不成平直的正比例關系。因為合成TiC 的粒度的影響因素比較復雜，除了合成溫度外，還包括炭黑的粒度，表面積和原料 TiO2的粒度、保溫時間等因素的影響。影響產品的粒度主要是原料的粒度和合成溫度兩個主要因素。一般來說，原料的粒度大，產品的粒度相應增大。合成溫度高，產品的粒度也相應增大。

參考文獻：

Hans Journal of Nanotechnology 2012，2，44-49