纳米结构TaC高温高压烧结体硬度的研究

摘要

采用国产DS6×800T铰链式六面顶压机技术,对纳米结构碳化钽(TaC)粉末样品进行了高温高 压烧结,并进行了物理表征.在加载负荷为29.4 N时,烧结压力为3 GPa,烧结温度分别为1100℃和1300℃时,测试得到纳米结构TaC烧结体的硬度分别为16.5±0.5和17.2±0.4 GPa.当我们把烧结压力升高到4 GPa,烧结温度仍分别为1100℃和1300℃时,测试得到烧结体的硬度分别为17.0±0.3和19.2士0.6 GPa.说明超高压力更有利于使样品致密化,并同时可以降低烧结温度.为了比较,我们将添加了体积比为5％钴(Co)粘结剂的纳米结构TaC粉末烧结体进行了烧结和硬度测试,发现其在烧结压力为3 GPa、烧结温度为1100℃时的硬度下降为11.3±0.8 GPa.根据断裂韧度与硬度和杨氏模量之间的关系,进一步得到了纳米结构TaC的平均断裂韧度为5.0±0.2 MPa m1/2.通过基于密度泛函理论的第一性原理,模拟计算得到TaC的硬度为20 GPa,并与实验值进行了比较.