碳化钼综述.docVIP

碳化钼的制备及应用综述 丰X，王X丝，贺X 摘 要：综合论述了制备碳化钼的机械合金化法、气相法、离子熔融法、浸渍法和 程序升温还原法，以及碳化钼在材料改性、催化剂等方面的应用。 关键词：碳化钼；制备方法；应用 金属碳化物作为一类具有很高熔点和硬度、良好热稳定性和机械稳定性、极好抗腐蚀特性的新型功能材料，已广泛用于各种耐高温、耐磨擦和耐化学腐蚀等领域。钼的碳化物除具备上述金属碳化物的特性外，还被发现具有类似贵金属的电子结构合催化特性，可广泛用于有氢参与的反应如烷烃异构化、不饱和烃加氢、加氢脱硫和脱氮等反应的催化剂。下面就对碳化钼的性能、应用及制备方法作简要综述。 1 机械合金化制备碳化钼 1.1微纳米MoC粉体的制备 实验方法： 将高能球磨机抽成真空，连续通入保护气体和反应气体CO，球磨介质为氧化锆陶瓷球，球料比为8:1，球磨时间为30h,所得的MoC粉末的平均直径为100nm。 试验结果： 球磨最终所得的产物是六方结构的MoC。球磨之前，XRD 曲线为一组Mo的标准衍射谱。球磨初期，仅引起Mo的衍射峰的宽化。球磨10h后，由机械能引起的Mo与煤气的固态一气态化学反应开始发生，有少量的MoC形成。随球磨时间的增加，MoC的含量也不断增加。球磨30h后，原始粉末Mo衍射峰几乎全部消失，取代的是一组具有六方结构的MoC的衍射谱。原始钼粉颗粒大小差别较大。随球磨时间的增加，粉体颗粒逐渐细小均匀。球磨4h后粉体颗粒相比原始粉体要细小，而且大小分布均匀。球磨16h后由于颗粒的进一步细化，粉体出现团聚现象。球磨30h后，粉体的平均颗粒尺寸接近纳米量级，同时仍有部分团聚颗粒出现。下测得的粉体的粒度大小。球磨4h后粉体的颗粒大小分布相对均匀，颗粒尺寸也明显减小，平均粒度在400nm左右。球磨30h后粉体变得更加均匀细小，粉体的平均粒度在100nm左右。 讨论 ： 1)试验结果表明，通过金属粉末在煤气气氛中的高能球磨，在室温下即可实现金属的碳化反应，并形成亚微米级的金属碳化物粉体。这一技术为亚微米金属碳化物粉末的合成提供了一种新的途径。机械化学反应过程是以机械力的作用引起粉体性质和结构变化，机械能使粉体发生晶型转变，并诱发化学反应。一般认为，在高能球磨过程中，粉末颗粒处于高能量状态，在球与粉末颗粒发生碰撞的瞬间形成高活性区，并产生温升，可以诱发此处的化学反应。随球磨过程的连续进行，不断产生新鲜表面，从而维持了反应的进行l1l3 J。在Mo与煤气发生机械化学反应并生成亚微米碳化钼的过程中，能量是影响整个机械化学反应速率的重要因素。煤气气氛中C原子的吸附与离解需要一定的能量，Mo—C化学吸附向Mo—C碳化物的转变，也需要一定的能量激活；此外，原始钼粉颗粒的细化以及生成的碳化钼粉体颗粒的进一步细化也同样需要能量维持。因此要保证机械化学反应的进行外界必须提供足够的能量。本试验中能量是通过搅拌轴的转动进而带动介质球和粉末之间的碰撞传递到粉末体中，因此提供能量的大小主要取决于搅拌轴转速的高低，不同的转速提供不同的机械能。 在球料比为8:1的情况对较低的情况下不同球磨时间样品的x射线衍射 下，经过30h球磨，粉体平均粒度在100nm左右。 2)在Mo与煤气气氛的高能机械化学反应过程可见，虽然转速相差200r／min，但对机械化学反应过程却有很大的影响。在这种相对的低转速下直到球磨12h后Mo与煤气的固态一气态化学反应才开始进行。球磨22h后与高速球磨16h后的机械化学反应情况相当。经过30h球磨后，高速下固气化学反应基本完毕，而低速下的反应只完成了86％左右。因此，Mo在煤气气氛下的高能机械化学反应过程中，转速对反应速度有很大的影响。 结论: 1)本试验利用自行设计的高能机械化学球磨机，在室温下通过钼粉在煤气气氛下高能球磨得到中，球磨转速的高低对反应的速度起着重要作用。 1.2超微细Mo2C和MoC 试验方法： 章桥新等人利用机械合金化方法将钼粉和碳黑粉末分别按原子比2:1和1:1混合成功的制成了超微细的Mo2C和MoC化合物。 试验讨论： 发现合金的MA过程和产物与球料比密切相关。球料比50:1时两种合金均表现为混合、非晶化、结晶化三个阶段；20:1时无此现象，但两种球料比下的产物均为MoC相;70:1时2Mo-C系合金的产物为Mo2C相。 应用实例： MoC金属陶瓷粉体的应用之一是可以作为结构涂层材料.为此，利用等离子喷涂方法在基体材料上涂形成金属陶瓷涂层,粘结金属为常用的Ni60金属合金喷涂粉,在其中加入不同质量分数的微纳米MoC 粉体，所喷涂粉料在基体材料上利用等离子喷涂设备形成涂层。基体材料为40Cr钢,涂层磨损试验表明涂层耐磨性能有很大的提高，除此之外还被广泛用于机械、航空航天、石油化工以及电子电器等领域。 创新亮点： 首先利用机械合金化