《表1(Ta,Hf)C固溶体的结构信息和0K时弹性模量》

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《碳化物超高温陶瓷材料研究进展》

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鉴于引入30%的Si C后得到Ta0.8Hf0.2C复合材料性能良好，本课题组又通过原位引入晶须状Si C在常压下烧结得到含体积分数27%Si C复相陶瓷材料Ta0.8Hf0.2C，并总结了烧结温度与保温时间对相变与微结构演变、晶须状Si C长径比变化和热/机械性能的影响规律。低温下，由Hf Si2与碳黑原位反应生成了β–Si C，在2000℃后，发生相变成为α–Si C；随着温度升高至2200℃，出现晶须状Si C，且长径比随保温时间变大：6.0→15.2[59]，α–Si C晶粒转变过程及形貌如图6所示，其中颜色较深的相为Si C。针对晶粒呈细长条状生长，提出了几种压力假设，包括升温阶段在β/α界面处不断增长的压力，或陶瓷基体与α–Si C之间热膨胀系数不匹配导致的压应力。同时应指出在整个反应过程中，必须保持富碳环境以去除立方碳化物晶格中的碳空位[60]。在增韧机理的研究中发现：在2200℃保温2h后，各向异性的α–Si C晶粒随机均匀分布于Ta0.8Hf0.2C基体中，材料致密度增加，且保温后α–Si C晶粒和Ta0.8Hf0.2C晶粒的长径比均比保温前大大增加，尤其是β–Si C转变为细长的薄片状α–Si C晶粒，且相互连接，呈锁链式结构，当裂纹尖端扩展至α–Si C晶粒增强相时，会发生偏折，耗散大量断裂能量，形成裂纹屏蔽效应，引起R曲线行为[61]，此外，Si C与陶瓷基体的热膨胀失配也可能导致裂纹桥接和挠度行为[60]，使断裂韧性提高。