前言

过渡金属碳（氮）化物是一类金属间充型化合物，兼具共价化合物、离子晶体和过渡金属的性质。此类碳（氮）化物大多具有较高的硬度、优良的热稳定性、优异的耐蚀性，这些性能与金属材料有很大差异，更趋向于陶瓷材料的性能。但是这类材料又具有类似金属的电和磁性能，往往具有良好的导电性。由于这些特殊的性能，这类材料被广泛应用于高强度工具涂层材料、钻探材料、切削材料及催化材料。

通常，碳（氮）化物粉末是通过碳热还原（氮化）微米级氧化物和碳来合成的。该方法具有反应温度高（>1400℃）、反应时间长（>4h）、成本高等缺点。此外，所制备的粉末为微米级尺寸，不能满足现代工业对碳（氮）化物粉末的要求。目前，碳（氮）化物粉末的合成方法有直接元素反应法、程序升温反应法和气体还原渗碳法。然而，这些方法由于产量低、粒度分布广、监测复杂、成本高等原因，在工业上的应用仍然受到限制。

前驱体碳化法有助于在低温下获得均一的反应产物。机械合金化法被认为是制备包括固溶体、金属间化合物和纳米结构材料等非常有效的方法。微波加热作为有特殊机理的快速加热技术，可以较好地解决传统合成方法存在的问题，近年来备受关注。微波加热时，首先在材料内部产生热量，然后整个体积得到加热。这种加热机制具有均匀、快速、体积加热、反应速率高和选择性高、显著缩短反应时间和高产品收率等优点，是最佳的加热途径之一。另外，纳米级粉末由于具有较高的比表面积、颗粒之间的接触面积较大、界面原子数较多、界面区域原子扩散系数较高，因此具有较高的化学活性，可以加速碳热还原氮化反应的进行。

本书主要介绍了前驱体碳化法、微波加热法、微波-机械合金化等制备纳米碳（氮）化物的方法，探究了反应温度、保温时间、升温速率等工艺参数对纳米碳（氮）化物的微观结构及性能影响，揭示了纳米碳（氮）化物的热力学、动力学及反应机制，以期实现对材料的有效控制，为纳米碳（氮）化物的实验室制备及工业化生产奠定坚实的实践及理论基础。全书内容共包括六章，首先概述了钒（铬）及其化合物、纳米碳（氮）化钒（铬）的制备方法研究现状、微波加热原理及特点；然后介绍了前驱体碳化法、微波加热法、机械合金化-微波加热法制备纳米碳化钒（铬）粉末及其复合粉末；最后阐述了纳米碳（氮）化钒（铬）复合粉末的应用、热力学、动力学及相关机理。本书不但总结了笔者课题组对纳米碳（氮）化物研究的部分成果，还引用了国内外其他科研工作者一些重要研究成果，希望能为读者提供更多的借鉴和参考。

本书得到了国家自然科学基金资助项目（No.51304063）、河南省高校科技创新人才支持计划资助项目（No.16HASTIT011）和河南省高等学校青年骨干教师资助计划资助项目（No.2013GGJS-076）的资助。在本书撰写过程中，四川大学刘颖教授给予了宝贵的指导和帮助；胡文萌、杨宝震、郑娟、陈飞晓、晋凯、千雁菊、张果果等也为本书的撰写提供了大力支持和帮助；本书还得到了相关科研人员及测试老师的大力支持，在此谨向他们致以衷心的感谢。

由于笔者学识和经验所限，书中难免有疏漏之处，敬请读者批评指正，不胜感激。

赵志伟

2020年3月