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碳化铪是典型的“NaCl”型面心立方晶体。在碳化铪晶体结构中同时存在着金属键和共价键,这使得碳化铪具有优异的物理和化学性质,如高硬度、高强度、高熔点等。由于碳化铪具有高硬度的特点,使得其在切削刀具和模具领域有广泛的应用;由于碳化铪所具有的高弹性模量、高熔点以及高的导电性和导热性的特点,使其可以用在核反应堆等领域。因此,碳化铪具有良好的使用价值和广泛的应用前景。本文以氯氧化铪、水杨酸、柠檬酸作为主要的原材料,采用液相前驱体法结合放电等离子烧结技术(SPS)合成出了超细的碳化铪粉体。液相过程可以获得混合精细(原子或分子水平)的反应物,然后置于管式炉中热解以获得高反应活性的碳化铪前驱体(HfO2+C),然后在SPS烧结炉中快速合成碳化铪粉体。本文研究了液相前驱体转化过程中不同酸的种类对合成的碳化铪粉体的影响,即研究合成过程中使用单一酸(水杨酸或柠檬酸)和混合酸(水杨酸和柠檬酸)对合成产物的影响。也对碳化铪前驱体的合成条件和SPS的合成工艺进行了研究。合适的管式炉工艺为:热处理温度为800℃,保温时间为0.5h,气氛为氩气。主要研究的SPS工艺有:原料配比、热处理温度、保温时间、升温速率、前驱体球磨时间。得出了最佳的合成碳化铪粉体的SPS工艺:总碳铪比为5(柠檬酸碳铪比为2,水杨酸碳铪比为3),合成温度为1550℃,升温速率为300K/min,保温时间为6min,前驱体球磨时间为6h。结果表明当采用氯氧化铪-柠檬酸-水杨酸体系时,在相对较低的温度下(1550℃)就得到了纯相的碳化铪粉体,此时粉体的平均颗粒尺寸为350nm,氧含量仅为0.97wt%。不同的合成体系对合成产物有很大的影响。当采用氯氧化铪-柠檬酸体系时,温度升高到1700℃才得到纯相的碳化铪粉体。当采用氯氧化铪-水杨酸体系时,即使合成温度高达1700℃时也没有得到纯相的碳化铪粉体。与传统烧结炉相比,放电等离子烧结(SPS)具有升温速率快和降温速率快的特点,这在粉体合成上具有潜在的优势。这种技术可以缩短碳热还原反应所需的时间,有利于得到平均颗粒尺寸较小的碳化铪粉体。另外,较快的升温速率会使反应物保持很高的活性,所以可能会降低碳热还原反应所需的温度。因此,这种技术非常适合用于粉体的合成。