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The effect of carbon and nickel additions on the precursor synthesis of Cr 3 C 2 -Ni nanopowder
Ceramics International ( IF 5.2 ) Pub Date : 2018-06-01 , DOI: 10.1016/j.ceramint.2018.02.146
Kimmo Kaunisto , Minna Kotilainen , Marjaana Karhu , Juha Lagerbom , Tommi Vuorinen , Mari Honkanen , Minnamari Vippola , Erja Turunen

Abstract Decreasing crystal size to nanoscale is a proven method to enhance material properties. In this study, nanosize Cr 3 C 2 and Cr 3 C 2 -Ni were synthetized and the reaction sequence was studied. Aqueous precursors using only water-soluble raw materials with varying carbon contents and a nickel addition were spray-dried. Glycine was used as a carbon source and chromium acetate hydroxide as a chromium source in the precursor solutions. Nickel nitrate hexahydrate was introduced as a nickel source to yield a metallic binder into the carbide nanopowder. Resulting powders were heat-treating to identify an applicable precursor composition producing the targeted Cr 3 C 2 phase with crystal size of tens of nanometers. Thermal synthesis tests of the precursor powders to yield Cr 3 C 2 took place at a temperature between 900 and 1300 °C under an Argon atmosphere. The synthesis of nanosize Cr 3 C 2 -Ni powder was successful at 1000 °C in 30 min, in a case of the best precursor. In order to produce the carbide phase with no residual oxide traces, relative carbon load has to be 48 wt%, while the stoichiometric amount of carbon in Cr 3 C 2 is 13 wt%. When also introducing the nickel source into the precursor, an even higher carbon load was required. The carbon surplus needed to enable the Cr 3 C 2 synthesis attributes to the non-homogeneity of the precursor composition. The chemical synthesis starting from water-soluble raw materials is a promising way of preparing nanosize Cr 3 C 2 -Ni with the targeted phase configuration.

中文翻译:

碳和镍添加量对Cr 3 C 2 -Ni纳米粉体前驱体合成的影响

摘要 将晶体尺寸减小到纳米级是提高材料性能的一种行之有效的方法。本研究合成了纳米尺寸的Cr 3 C 2 和Cr 3 C 2 -Ni,并研究了反应顺序。仅使用具有不同碳含量和镍添加物的水溶性原材料的水性前体被喷雾干燥。在前体溶液中,甘氨酸被用作碳源,醋酸铬氢氧化物用作铬源。引入六水硝酸镍作为镍源以在碳化物纳米粉末中产生金属粘合剂。对所得粉末进行热处理以鉴定可产生具有数十纳米晶体尺寸的目标Cr 3 C 2 相的适用前体组合物。产生Cr 3 C 2 的前体粉末的热合成测试在氩气气氛下在900至1300°C之间的温度下进行。在最佳前驱体的情况下,在1000℃下30分钟成功合成纳米尺寸的Cr 3 C 2 -Ni粉末。为了生产没有残留氧化物痕迹的碳化物相,相对碳含量必须为 48 重量%,而 Cr 3 C 2 中碳的化学计量量为 13 重量%。当还将镍源引入前体时,需要更高的碳负载。实现 Cr 3 C 2 合成所需的碳过剩归因于前体组合物的非均匀性。从水溶性原料开始的化学合成是制备具有目标相构型的纳米级Cr 3 C 2 -Ni 的一种很有前景的方法。在最佳前驱体的情况下,在1000℃下30分钟成功合成纳米尺寸的Cr 3 C 2 -Ni粉末。为了产生没有残留氧化物痕迹的碳化物相,相对碳含量必须为 48 wt%,而 Cr 3 C 2 中碳的化学计量量为 13 wt%。当还将镍源引入前体时,需要更高的碳负载。实现 Cr 3 C 2 合成所需的碳过剩归因于前体组合物的非均匀性。从水溶性原料开始的化学合成是制备具有目标相构型的纳米级Cr 3 C 2 -Ni 的一种很有前景的方法。在最佳前驱体的情况下,在1000℃下30分钟成功合成纳米尺寸的Cr 3 C 2 -Ni粉末。为了产生没有残留氧化物痕迹的碳化物相,相对碳含量必须为 48 wt%,而 Cr 3 C 2 中碳的化学计量量为 13 wt%。当还将镍源引入前体时,需要更高的碳负载。实现 Cr 3 C 2 合成所需的碳过剩归因于前体组合物的非均匀性。从水溶性原料开始的化学合成是制备具有目标相构型的纳米级Cr 3 C 2 -Ni 的一种很有前景的方法。相对碳含量必须为 48 wt%,而 Cr 3 C 2 中碳的化学计量量为 13 wt%。当还将镍源引入前体时,需要更高的碳负载。实现 Cr 3 C 2 合成所需的碳过剩归因于前体组合物的非均匀性。从水溶性原料开始的化学合成是制备具有目标相构型的纳米级Cr 3 C 2 -Ni 的一种很有前景的方法。相对碳含量必须为 48 wt%,而 Cr 3 C 2 中碳的化学计量量为 13 wt%。当还将镍源引入前体时,需要更高的碳负载。实现 Cr 3 C 2 合成所需的碳过剩归因于前体组合物的非均匀性。从水溶性原料开始的化学合成是制备具有目标相构型的纳米级Cr 3 C 2 -Ni 的一种很有前景的方法。
更新日期:2018-06-01
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