[科普中国]-碳化钛

化学式TiC，分子量为59.89。灰色金属光泽的结晶固体。熔点3140℃，沸点4820℃，相对密度4.93。硬度9-10。不溶于水，能溶于硝酸和王水。在低于800℃时对空气稳定，高于2000℃时受空气侵蚀，1150℃时能与纯氧反应。由氢气还原TiO2得到的钛粉与碳的混合物在高温下作用，或由TiO2与碳粉混合压结成块，然后在电炉中加热至2300～2700℃并在氢气或CO气氛中碳化而得。用于制硬质合金，也用作弧光灯的电极和研磨剂。1

概述图引自2。

物性数据1. 性状：灰色金属光泽的结晶固体，质硬，硬度仅次于金刚石，弱磁性。3

2. 密度（g/cm3,25℃）：4.933

4. 熔点（℃）：31403

5. 沸点（℃,常压）：48203

6. 溶解性：溶于硝酸和王水，不溶于水。3

7. 莫氏硬度：9～103

8. 热膨胀系数（K）：7.74×10-63

9. 热导率（W/（m·K））：213

10. 生成热（kJ/mol）：-183.43

计算化学数据1. 拓扑分子极性表面积（TPSA）：03

2. 重原子数量：23

3. 表面电荷：03

4. 复杂度：03

5. 同位素原子数量：03

6. 确定原子立构中心数量： 03

7. 不确定原子立构中心数量：03

8. 确定化学键立构中心数量：03

9. 不确定化学键立构中心数量：03

10. 共价键单元数量：23

11. 氢键供体数量：03

12. 氢键受体数量：03

13. 可旋转化学键数量：03

生态学数据通常对水是不危害的，若无政府许可，勿将材料排入周围环境。3

性质与稳定性常温常压下稳定3

避免的物料 氧化物。不溶于水，溶于硝酸。能溶于王水及硝酸，不溶于水。3

贮存方法常温密闭，阴凉通风干燥。3

合成方法碳热还原法用碳黑还原TiO2，反应温度范围在1700-2100℃，化学反应式为：TiO2(s)+3C(s)=TiC(S)+2CO(g)。2

直接碳化法利用Ti粉和炭分反应生成TiC。化学反应式为：Ti(s)+C(s)=TiC由于很难制备亚微米级金属Ti粉，该方法的应用受到限制，上述反应需5-20小时才能完成,且反应过程较难控制，反应物团聚严重，需进一步的粉磨加工才能制备出细颗粒TiC粉体。为得到较纯的产品还需对球磨后的细粉用化学方法提纯。2

化学气相沉积法该合成法是利用TiCl4，H2和C之间的反应。反应物与灼热的钨或炭单丝接触而进行反应，TiC晶体直接生长在单丝上，用这种方法合成的TiC粉体，其产量、有时甚至质量严格受到限制，此外，由于TiCl4和产物中的HCl有强烈的腐蚀性，合成时要特别谨慎。2

溶胶凝胶法一种借助溶液使物料充分混合、分散而制备出小颗粒尺寸产物的方法。具有化学均匀性好、粉体粒度小且分布窄、热处理温度较低等优点,但合成工艺复杂、干燥收缩较大。2

微波法以纳米TiO2和碳黑为原料，利用碳热还原反应原理，利用微波能对材料加热。实际上是利用材料在高频电场中的介质损耗，将微波能转变为热能，使纳米TiO2和碳合成TiC。2

爆炸冲击法将二氧化钛粉末与碳粉按一定比例混合，压制成Φ10mm×5mm的圆柱制备前驱体，密度为1.5g/cm3，实验室装入金属约束外筒内。放入自制密闭爆炸容器中进行实验，爆炸冲击波作用后收集爆轰灰。经过初步的筛滤，去除掉铁屑等大块杂质，得到黑色粉末。黑色粉末经王水浸泡24h后变为褐色，最后放入马弗炉中，在400℃下煅烧400min，最终得到银灰色粉末。2

高频感应碳热还原法将颜料级二氧化钛粉和木炭粉按摩尔比为1∶3和1∶4称量混合,加入球磨罐内，在行星式球磨机上球磨6～10h，转速为300～400r/min，然后将球磨物料在压片机上压制成2cm×2cm～2cm×4cm的块体,最后将物料装入石墨坩埚并放入高频感应加热设备内，通氩气为保护气氛，逐渐调节高频感应设备的电流至500A使物料发生碳热还原反应，并保温20min。保温结束后还原产物在氩气气氛下自然冷却至室温，取出还原产物，研磨破碎后得到超细碳化钛粉末。2

金属热还原法一种固-液反应法，为放热反应，因此反应温度较低，能耗小，但原料比较昂贵，产物中CaO、MgO被酸洗，得不到回收利用。2

高温自蔓延合成法(SHS)SHS法源于放热反应。当加热到适当的温度时，细颗粒的Ti粉有很高的反应活性，因此，一旦点燃后产生的燃烧波通过反应物Ti和C，Ti和C就会有足够的反应热使之生成TiC，SHS法反应极快，通常不到一秒钟，该合成法需要高纯、微细的Ti粉作原料，而且产量有限。2

反应球磨技术法反应球磨技术是利用金属或合金粉末在球磨过程中与其他单质或化合物之间的化学反应而制备出所需要材料的技术。用反应球磨技术制备纳米材料的主要设备是高能球磨机,其主要用来生产纳米晶体材料。反应球磨机理可分为两类：一是机械诱发自蔓延高温合成(SHS)反应，另一类为无明显放热的反应球磨，其反应过程缓慢。2

安全信息安全说明：16-222

危险品运输编号：UN31782

WGK Germany：32

TSCA：Yes2

HazardClass：4.12

PackingGroup：III2

用途1. 用作切削工具材料的添加剂和金属铋、锌、镉熔融坩埚，制备半导体耐磨薄膜，HDD大容量记忆装置。2

2. 是硬质合金的重要成分，用作金属陶瓷，还可用来制造切削工具，炼钢工业中用作脱氧剂。2

3.用作金属陶瓷，具有高硬度、耐腐蚀、热稳定性好的特点。还可用来制造切削工具。在炼钢工业中用作脱氧剂。2

本词条内容贡献者为:

包申旭 - 教授 - 武汉理工大学