碳化鈦是典型的過渡金屬碳化物，具有NaCl型立方晶系結(jié)構(gòu)，同時(shí)擁有高熔點(diǎn)、高硬度、高楊氏模量、高化學(xué)穩(wěn)定性、耐磨和耐腐蝕、良好的電導(dǎo)和熱導(dǎo)等特性，因此其在切削刀具、宇航部件、耐磨涂層、泡沫陶瓷和紅外輻射陶瓷材料等方面有著廣泛的用途和巨大的潛力。

外觀與性狀：灰色金屬狀面心立方晶格固體，質(zhì)硬（硬度大于9，僅次于金剛石）顯微硬度2850 kg/mm2；
熔點(diǎn)：3140±90℃
沸點(diǎn)：4820℃
相對密度：4.93
溶解性：不溶于水、鹽酸和硫酸，溶于王水、硝酸和氫氟酸混合液
導(dǎo)電導(dǎo)熱性：具有良好的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性，其導(dǎo)電性隨溫度升高而降低
表1 TiC的物理性能圖1 TiC的晶體結(jié)構(gòu)圖

在低于800℃時(shí)對空氣穩(wěn)定，在800℃時(shí)被氧化的速度緩慢，但粉末狀 TiC在O₂中于600℃便可燃燒生成TiO₂和CO₂。高于2000℃時(shí)受空氣侵蝕， 1150℃時(shí)能與純O₂反應(yīng)，生成TiO₂和CO。
加熱時(shí)易與鹵素、氧和氮起作用。
與熔融堿起反應(yīng)
在 H₂氣中加熱至1500℃以上時(shí)逐漸發(fā)生脫C作用。
與N₂氣在1200℃以上發(fā)生反應(yīng)形成可變組成的混合碳氮化鈦Ti(C，N)。
不與水作用，但在700℃以上時(shí)可與水蒸汽作用生成 TiO₂、CO和H₂。
與CO不發(fā)生作用，與CO₂在1200℃發(fā)生反應(yīng)生成TiO₂和 CO。

1、碳熱還原法：用碳黑還原TiO2，反應(yīng)溫度范圍在1700-2100℃，化 學(xué)反應(yīng)式為：
TiO2(s)+3C(s)=TiC(S)+2CO(g)
2、直接碳化法：利用Ti粉和炭分反應(yīng)生成TiC?；瘜W(xué)反應(yīng)式為：
Ti(s)+C(s)=TiC
由于很難制備亞微米級金屬Ti粉, 該方法的應(yīng)用受到限制，上述反應(yīng)需5-20 小時(shí)才能完成, 且反應(yīng)過程較難控制, 反應(yīng)物團(tuán)聚嚴(yán)重, 需進(jìn)一步的粉磨加工 才能制備出細(xì)顆粒TiC 粉體。為得到較純的產(chǎn)品還需對球磨后的細(xì)粉用化學(xué)方 法提純。此外，由于金屬鈦粉的價(jià)格昂貴，使得合成TiC 的成本也高。
3、化學(xué)氣相沉積法[7]：該合成法是利用TiCl4，H2和C之間的反應(yīng)。反 應(yīng)式為：
TiCl4(g)+2H2(g)+C(s)=TiC(g)+4HCl(l)
反應(yīng)物與灼熱的鎢或炭單絲接觸而進(jìn)行反應(yīng)，TiC晶體直接生長在單絲上，用 這種方法合成的TiC粉體，其產(chǎn)量、有時(shí)甚至質(zhì)量嚴(yán)格受到限制, 此外, 由于 TiCl4和產(chǎn)物中的HCl 有強(qiáng)烈的腐蝕性，合成時(shí)要特別謹(jǐn)慎。
4、溶膠凝膠法：一種借助溶液使物料充分混合、分散而制備出小顆 粒尺寸產(chǎn)物的方法。具有化學(xué)均勻性好、粉體粒度小且分布窄、熱處理溫度較 低等優(yōu)點(diǎn), 但合成工藝復(fù)雜、干燥收縮較大。
5、微波法
以納米TiO2和碳黑為原料，利用碳熱還原反應(yīng)原理，利用微波能對材料加熱。 實(shí)際上是利用材料在高頻電場中的介質(zhì)損耗，將微波能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮埽辜{米 TiO2和碳合成TiC，其化學(xué)反應(yīng)式如下：
TiO2+3C=TiC+2CO(g)
6、爆炸沖擊法
將二氧化鈦粉末與碳粉按一定比例混合，壓制成Φ10mm×5mm的圓柱制備前驅(qū) 體，密度為1.5g/cm3，實(shí)驗(yàn)室裝入金屬約束外筒內(nèi)。放入自制密閉爆炸容器中 進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，爆炸沖擊波作用后收集爆轟灰。經(jīng)過初步的篩濾，去除掉鐵屑等大 塊雜質(zhì)，得到黑色粉末。黑色粉末經(jīng)王水浸泡24h后變?yōu)楹稚?，最后放入馬弗 爐中，在400℃下煅燒400min，最終得到銀灰色粉末。
7、高頻感應(yīng)碳熱還原法
將顏料級二氧化鈦粉和木炭粉按摩爾比為 1∶3 和 1∶4 稱量混合, 加入球磨 罐內(nèi), 在行星式球磨機(jī)上球磨 6～10h , 轉(zhuǎn)速為300～400r/min ,然后將球磨 物料在壓片機(jī)上壓制成2cm×2cm～2cm×4cm的塊體,最后將物料裝入石墨坩堝 并放入高頻感應(yīng)加熱設(shè)備內(nèi),通氬氣為保護(hù)氣氛,逐漸調(diào)節(jié)高頻感應(yīng)設(shè)備的電流 至 500A使物料發(fā)生碳熱還原反應(yīng), 并保溫20min。保溫結(jié)束后還原產(chǎn)物在氬氣 氣氛下自然冷卻至室溫,取出還原產(chǎn)物,研磨破碎后得到超細(xì)碳化鈦粉末。
8、金屬熱還原法：一種固-液反應(yīng)法，為放熱反應(yīng)，因此反應(yīng)溫度較 低，能耗小，但原料比較昂貴，產(chǎn)物中CaO、MgO被酸洗，得不到回收利用。
9、高溫自蔓延合成法(SHS)
SHS 法源于放熱反應(yīng)。當(dāng)加熱到適當(dāng)?shù)臏囟葧r(shí)，細(xì)顆粒的Ti粉有很高的反應(yīng)活 性，因此，一旦點(diǎn)燃后產(chǎn)生的燃燒波通過反應(yīng)物Ti 和C , Ti 和C 就會有足夠 的反應(yīng)熱使之生成TiC，SHS法反應(yīng)極快，通常不到一秒鐘，該合成法需要高純 、微細(xì)的Ti粉作原料, 而且產(chǎn)量有限。
10、反應(yīng)球磨技術(shù)法
反應(yīng)球磨技術(shù)是利用金屬或合金粉末在球磨過程中與其他單質(zhì)或化合物之間的 化學(xué)反應(yīng)而制備出所需要材料的技術(shù)。用反應(yīng)球磨技術(shù)制備納米材料的主要設(shè) 備是高能球磨機(jī), 其主要用來生產(chǎn)納米晶體材料。反應(yīng)球磨機(jī)理可分為兩類: 一是機(jī)械誘發(fā)自蔓延高溫合成(SHS)反應(yīng), 另一類為無明顯放熱的反應(yīng)球磨, 其反應(yīng)過程緩慢。

1.用于切削刀具、耐磨涂層、模具制造、制作熔煉金屬金屬坩堝等諸多領(lǐng)域；
2.用于粉末冶金生產(chǎn)陶瓷、硬質(zhì)冶金零件的原料，如拉絲膜、硬質(zhì)合金模具等；做成復(fù)相陶瓷可以應(yīng)用于硬質(zhì)刀具、軍事裝甲材料、宇航部件,如燃?xì)馀摗l(fā)動機(jī)、噴管內(nèi)襯、渦輪轉(zhuǎn)子、葉片以及核反應(yīng)堆中的結(jié)構(gòu)部件;
3.作為涂層材料,可作為金剛石涂層、聚變堆中的抗氚涂層、電接觸涂層、掘機(jī)截齒涂層,以及制作泡沫陶瓷、紅外輻射陶瓷材料等.

碳化鈦為灰白色金屬樣粉末，屬氯化鈉型立方結(jié)晶系，相對密度4.93，熔點(diǎn)3140℃，沸點(diǎn)．4820℃，極硬，莫氏硬度9～10，顯微硬度3000kg/mm²，彈性模量2940 N/mm²，抗彎強(qiáng)度240～400 N/mm²，熱傳導(dǎo)系數(shù)7.74×10^-6/K，熱導(dǎo)率21 w/(mK)，生成熱-183.4kJ/mol，室溫電阻60μΩ。不溶于水，溶于硝酸。用作金屬陶瓷，具有高硬度、耐腐蝕、熱穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。還可用來制造切削工具。在煉鋼工業(yè)中用作脫氧劑。是硬質(zhì)合金的重要成分，用作金屬陶瓷，還可用來制造切削工具，煉鋼工業(yè)中用作脫氧劑用作切削工具材料的添加劑和金屬鉍、鋅、鎘熔融坩堝，制備半導(dǎo)體耐磨薄膜，HDD大容量記憶裝置。二氧化鈦還原法以二氧化鈦和炭黑為原料制備碳化鈦：將高純二氧化鈦和炭黑按質(zhì)量比68.5：31.5比例充分混合，干粉混合物加壓成型(塊)，用水平碳管爐或立式碳管爐在氫氣氣氛下，于1900～2300℃還原制得塊狀TiC，經(jīng)粉碎得粉末產(chǎn)品。其
直接法以海綿鈦和炭黑為原料制備碳化鈦：海綿鈦和炭黑按比例混合，在高純氫氣流中加熱至1500～1700℃反應(yīng)制得碳化鈦，其