碳化钽对钛硅碳陶瓷材料力学性能影响分析

摘要

钛硅碳（Ti₃SiC₂）陶瓷材料在高温与极端环境下力学性能存在明显缺陷，主要表现为抗弯强度与断裂韧性不足。为解决这一问题，本研究通过引入碳化钽（TaC）进行改性的技术路径，以钛粉、碳化硅粉、TaC粉和石墨为原料，采用热压烧结法，系统研究不同TaC含量（0%～15%,m/m）对Ti₃SiC₂陶瓷材料相组成、致密化程度及力学性能的影响。结果表明，TaC的引入可显著提升材料的致密化程度和力学性能，TaC含量为10%时，抗弯强度和断裂韧性分别提升28.13%和42.11%,这归因于TaC对晶界强化与缺陷抑制的协同作用。但过量添加TaC（15%）会使晶粒异常长大，进而引发力学性能下降。本研究可为超高温陶瓷材料性能优化提供理论依据和技术支持。

关键词

碳化钽 / 钛硅碳陶瓷 / 力学性能 / 热压烧结 / 相组成