碳化鈦陶瓷是典型的過渡金屬碳化物。它的鍵性是由離子鍵、共價鍵和金屬鍵混合在同一晶體結構中，因此TiC具有許多獨特的性能。晶體的結構決定了TiC具有高硬度、高熔點、耐磨損以及導電性等基本特徵。
基本介紹
- 中文名：碳化鈦陶瓷
- 外文名：Titanium Carbide Ceramic
- 特點：高硬度、高熔點、耐磨損
碳化鈦晶體結構,特點,製備方法,套用,
碳化鈦晶體結構
碳化鈦屬於過渡金屬碳化物，由較小的C原子插入到Ti密堆積點陣的八面體位置而形成面心立方的NaCI型結構，如右圖所示,其空間群為Fm3m。碳化鈦的真實組成為非化學計量，採用通式TiC表示。
碳化鈦晶體結構
碳化鈦晶體結構這種NaCl型結構中存在金屬鍵、離子鍵及共價鍵等三種化學鍵，金屬鍵來自弗米能態非零密度和原子球之間區域相對高的電子密度。離子鍵是由於電荷從Ti原子遷移到C原子產生靜電力的結果。相對於中性原子的理想晶體，有近0.36個電子從Ti原子球遷移。一個Ti原子的5個3d軌道分裂成t2對稱的三個軌道和er對稱的兩個軌道。
特點
碳化鈦TiC陶瓷屬面心立方晶型，熔點高，導熱性能好，硬度大，化學穩定好，不水解，高溫抗氧化性好，在常溫下不與酸起反應，但在硝酸和氫氟酸的混合酸中能溶解，於1000℃在氮氣氣氛中形成氮化物。
製備方法
碳化鈦粉末一般情況下由TiO2與炭黑在通氫氣的碳管爐或調頻真空爐內於1600℃--1800℃高溫下反應製得。成型可採用陶瓷常規成型方法，燒成一般多採用熱壓法，也可採用自蔓延高溫合成法（SHS法），其優點是節省能源，工藝簡單，產品純度高。
套用
1.復相材料：碳化鈦陶瓷屬於超硬工具材料，TiC可與TiN、 WC、Al2O3等原料製成各類復相陶瓷材料，這些材料具有高熔點、高硬度、優良的化學穩定性，是切削工具、耐磨部件的優選材料。碳化鈦基金屬陶瓷因為不與鋼產生月牙窪狀磨損且抗氧化性好，被用於高速線材的導輪和碳鋼的切削加工。含碳化鈦的復相陶瓷刀具已經有比較廣泛的套用。
2.塗層材料：碳化鈦作為表面塗層是一種極耐磨損的材料。在金剛石表面通過物理或化學方法鍍覆某些強碳化物形成金屬或合金，這些金屬或合金在高溫下能和金剛石表面的碳原子發生界面反應，生成穩定的金屬碳化物。這些碳化物不僅能和金剛石存在較好的鍵合，而且能很好的被基體金屬所浸潤，從而增強金剛石與基體金屬之間的粘接力。在刀具上沉積層碳化鈦薄膜，就可以使刀具的使用壽命提高几倍。
3. 在核聚變反應堆的研究中，碳化鈦塗層材料和(TiN+ TiC) 複合塗層材料，經化學熱處理後在碳化鈦表面生成的抗氚滲透層，能抵抗氫離子輻照和抵抗很大的溫度梯度及熱循環。
4.此外碳化鈦還可以製作熔煉錫、鉛、鎘、鋅等金屬的坩鍋；透明的碳化鈦陶瓷還是良好的光學材料。
