高钛渣制备TiN/β′-Sialon导电陶瓷：性能与应用

"高钛渣制备TiN/β′-Sialon复相导电陶瓷及其性能 (2011年)" 这篇论文详细探讨了一种利用高钛渣为原料制备TiN/β′-Sialon复相导电陶瓷的技术。在常压烧结条件下，研究人员成功地合成了具有优异导电性能的陶瓷材料。高钛渣作为一种废弃物，通过化学反应被转化为有价值的TiN/β′-Sialon粉末，这不仅体现了废物资源化的理念，还降低了生产成本。 首先，TiN/β′-Sialon复相陶瓷的制备过程包括了高钛渣的前处理、碳热还原氮化反应以及最终的常压烧结步骤。在这个过程中，高钛渣中的钛成分被转化为TiN和β′-Sialon两种主要晶相。TiN是一种典型的金属氮化物，因其良好的导电性和高温稳定性而被广泛应用于各种高性能陶瓷材料中。另一方面，β′-Sialon是一种硅铝氮化合物，其独特的板条状结构有助于提高材料的力学性能。 实验结果显示，当烧结温度达到1530℃且TiO2初始添加量为35%（质量分数）时，所得到的陶瓷材料表现出最佳的综合性能。这种材料的体积密度达到3.01g/cm³，硬度高达9.62GPa，抗弯强度也达到了120.07MPa。这些数值表明，该陶瓷材料具有高度的致密性，良好的硬度和出色的力学强度，使其适合在需要承受高应力和磨损的环境中应用。 进一步的分析发现，TiO2的添加量对于形成TiN导电网络至关重要。30%的TiO2添加量是形成导电网络的最低要求，这使得材料的电阻率降低到1.3×10⁻²Ω·cm，具备了良好的导电性。这意味着这种陶瓷材料在导电应用领域具有潜在的应用价值，例如在高温电热元件、电磁屏蔽材料或电子封装等领域。 此外，论文还通过X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对材料的相组成和微观结构进行了详细表征。XRD分析确认了主晶相为β′-Sialon和TiN，SEM观察则揭示了β′-Sialon的板条状结构和TiN的细小粒状形态，粒度通常小于0.5μm，这种微观结构有利于提高材料的综合性能。 这项研究为高钛渣的高效利用提供了新的途径，同时也开发出了一种新型的导电陶瓷材料，该材料在工程和技术领域具有广阔的应用前景。通过优化工艺参数，可以进一步改善材料的性能，以满足更苛刻的工业需求。同时，该研究也为废弃物的资源化利用和环境友好型材料的研发提供了重要的参考。