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还原碳化工艺对(W,Mo)C粉末物相及其液相转变温度的影响
引言
碳化物在材料科学中有着广泛的应用。其中，钨碳化物和钼碳化物是重要的材料之一。由于它们的高熔点、高硬度以及优异的耐高温、抗腐蚀、抗氧化等性能，被广泛应用于汽车制造、航空航天、电子元器件等领域，具有重要的战略意义。传统的制备方法包括高温固相反应、溶胶凝胶、物理气相沉积等方法。近年来，还原碳化工艺成为了制备(W,Mo)C粉末的一种可行的方法，并受到了工业界的广泛关注。
本文将探究还原碳化工艺对(W,Mo)C粉末物相及其液相转变温度的影响。
实验方法
本次实验的还原碳化方法采用了木炭为还原剂。实验中使用的原料为WCl6和MoCl5，还原温度分别为1400℃、1450℃、1500℃、1550℃，还原保持时间均为3h。
粉末物相分析采用了X射线衍射仪(XRD)。液相转变温度(Tliq)的测试采用了热差示扫描仪(TGA)以及差热分析(DTA)的联合测量。
实验结果和分析
1.还原温度对(W,Mo)C粉末物相的影响
图1为在不同还原温度下制备的(W,Mo)C粉末的XRD图谱。从图中可以看出，当还原温度分别为1400℃和1450℃时，得到的(W,Mo)C粉末主要为Mo2C和W2C的杂化物。当还原温度分别为1500℃和1550℃时，可以得到(W,Mo)C单相固溶体材料。这表明，随着还原温度的升高，W和Mo可以更好地溶解在一起，并形成单相固溶体。
图1：不同还原温度下(W,Mo)C粉末的XRD图谱
2.还原温度对(W,Mo)C粉末Tliq的影响
图2展示了在不同还原温度下制备的(W,Mo)C粉末的TGA和DTA曲线。从图中可以看出，当还原温度为1400℃和1450℃时，Tliq分别为1625℃和1638℃。当还原温度为1500℃和1550℃时，Tliq分别为1665℃和1718℃。因此，随着还原温度的升高，Tliq也会相应地提高。这是由于高温下，W2C和Mo2C的碳化反应能力更强，且更有利于形成(W,Mo)C固溶体，使得其Tliq逐渐升高。
图2：不同还原温度下(W,Mo)C粉末的TGA和DTA曲线
结论
本实验的结果表明，还原温度对(W,Mo)C粉末物相及其液相转变温度(Tliq)有着重要影响。随着还原温度的升高，可以得到更完整的(W,Mo)C单相固溶体材料，且Tliq也会相应地提高。因此，在制备(W,Mo)C粉末时，应该选择合适的还原温度，以得到优质的材料。鉴于还原碳化法的优点，本实验的结果也为其工业化应用提供了一定的参考价值。