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碳化钛由于具有耐高温、耐磨、耐腐蚀、高强度、高硬度、导热导电等优异性能,被用于制作金属陶瓷、切削刀具材料、耐磨耐火材料、耐热合金、硬质合金,在冶金矿厂、机械、化工、微电子、航天航空和国防等高新技术行业有着广泛的应用。目前探索一种高效节能方法制备得到纯度高、粒度分布均匀、颗粒团聚小、接近化学计量的碳化钛粉末是国内外广大科学研究者关注的焦点。本文首先分别针对碳热还原Ti02法制备碳化钛粉末的反应热焓,以及不同压强下的反应方程的起始反应温度进行了相关热力学理论计算与分析。结果表明：生成TiC的反应所需的热量高达500KJ/mol以上,因此要制备得到纯的TiC粉末,需要较高的温度和一定的保温时间,以提供足够的热量；真空条件下非常有利于碳化钛在较低温度下的生成,压强为10-50Pa时的理论起始反应温度为787～848℃,而常压下为1271℃；在真空条件下,碳热还原反应过程中产生的CO气体很容易从原料中脱离出来,非常有利于碳化钛产物的生成。在热力学理论计算的基础上,作者以颜料级Ti02粉和木炭粉为原料,系统地研究了真空碳热还原法制备微米碳化钛粉末的方法。结合实验可初步推断随着温度的升高,真空碳热还原反应过程中物相的形成顺序为：Magneli phase(Ti407)→Ti3O5→Ti2O3→TiCxO1-x→TiC；在相同温度下,随保温时间的增加,产物吸热不断转化为更低价的钛氧化物,直至转化为TiC；在不同的温度下,温度越高,产物转化为单相TiC的时间越短；通过物料配比,不同温度,不同时间的探索研究,真空条件下得到单相TiC的最佳条件为：温度为1450℃,保温时间为8h,物料配比为1：4,在此条件下制备得到的碳化钛块体的表面结构疏松、均匀、颗粒超细,易破碎得到粉末,粉末粒径为2.05μm,且晶格常数计算表明它是化学计量的碳化钛粉末(TiC1.o),粉末的单相谱峰和晶面与工业碳化钛粉末的相同,其杂质元素含量接近工业碳化钛的含量。作者还利用高频感应炉的感应线圈能使物料自发热、在短时间内能加热至高温使物料充分反应的优点,探索研究了高频感应碳热还原Ti02制备超细碳化钛粉末的方法。实验中原料二氧化钛和木炭在很短的时间内充分反应并制备出杂质含量很低的超细碳化钛粉末,反应时间为10-30min即可,在反应期间,红外测温仪监测温度为1490℃～1510℃,物料内部温度更高,在1600℃以上；产物碳化钛粉的粒度分布(D50)在1-10μm之间,这种粉末颗粒形状一致,分布均匀且无大块团聚现象；原料配比为1：3时制备的碳化钛粉末中可能存在亚化学计量的TiCx(x<1)当原料配比为1：4时制备出化学计量的碳化钛粉末(TiC1.o)。对上述两种方法制备出的碳化钛粉末进行耐酸耐腐蚀性测试,结果表明：两种方法制备出的碳化钛粉末的耐酸耐腐蚀性优于工业碳化钛粉末,基本不溶于HCl、H2SO4、HNO3、HF、HClO4和王水中,只有微量溶于HF+HNO3的混合溶液中。并对其进行氧化性能测试,结果表明：在空气条件下加热两种方法制备得到的TiC粉末,它们都逐渐被空气中的02氧化,氧化的温度范围为345℃-917℃,产物可能为Ti02和钛的低价氧化物。温度范围为494～551℃时,有大量TiC粉末被氧化；温度范围为673～688℃时,碳化钛被氧化放热的同时其中的游离碳也被氧化生成CO2气体放出。此外,高频感应条件制备得到的碳化钛粉末中含有更少的游离碳。最后用量子化学计算和量子动力学模拟方法对TiO2与C的碳热还原反应机理进行了初步研究,结果表明：C与TiO2(110)面有明显的相互作用,但CO与TiO2(110)面无明显的相互作用,在TiO2与C反应的初期主要为固-固反应；在1450℃,50Pa条件下,碳热还原反应初期C易与TiO2结构中的O结合生成CO气体,同时有少部分C会与Ti结合生成TiCxOy产物。