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碳化钽,TaC

碳化钽,TaC

  • 所属分类:碳化钛锆铪等
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  • 发布日期:2020-09-26 11:20:07
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碳化钽

外文名 tanmlum carbide ceramic

化学式为TaC ,面心立方晶格。

参数

理论密度为1.44,熔点3730- 3830摄氏度,热膨胀系数8.3×10-6,弹性模量291GPa,热传导系数0.22J/cm·S·c 。

特点及用途

化学稳定性好,难溶于酸。抗氧化能力较强。TaC通常是用五氧化二钽和炭黑在惰性或还原气氛中合成,为黄铜色粉末。采用热压烧结法能制得高密度,具有金属光泽的制品。用作宇航材料和硬质合金的添加物。

碳化钽性质

浅棕色金属状立方结晶粉末,属氯化钠型立方晶系。不溶于水,难溶于无机酸,能溶于氢氟酸和硝酸的混合酸中并可分解。抗氧化能力强,易被焦硫酸钾熔融并分解。导电性大,室温时电阻为30Ω,显示超导性质  。

用途

用于粉末冶金、切削工具、精细陶瓷、化学气相沉积、硬质耐磨合金刀具、工具、模具和耐磨耐蚀结构部件添加剂,提高合金的韧性。碳化钽的烧结体显示金黄色,可作手表装饰品。也用碳化钽做硬质合金烧结晶粒长大抑制剂用,对抑制晶粒长大有明显效果,密度为14.3g/cm3。碳化钽与碳化铪均属于耐火陶瓷,意味着这两种材料具有极其出众的耐热性能。这两种材料所具有的耐受极端恶劣环境的能力,意味着它们的潜在应用可能包括了高速飞船的热保护系统,以及超热环境下核反应堆中的燃料包壳。 然而,由于目前实验室中尚未出现能够测试TaC和HfC这两种陶瓷熔点的技术,使得人们目前尚无法确定,它们是否真的能够胜任在极端环境条件下的工作。为此,研究人员们开发了一种新型极端加热技术,利用激光来测试TaC和HfC的耐热性。利用这项技术,研究人员们分别确定了TaC和HfC两者单质及混合物的熔点。该研究最近发表于《科学报道》(Scientific Reports)杂志上。他们发现,两种陶瓷的混合物(Ta0.8H2O20C)的实测熔点与先前的研究结果一致,达到了3905℃,但是这两种化合物自身的熔点则比先前发现的要高——TaC的熔点达到了3768℃,而HfC则为3958℃。研究人员说,这两种材料的出现,将为下一代高超音速飞行器的研发铺平道路。这意味着,未来的航天器可以变得比以往任何时候都要快得多。该项研究是奥玛·赛迪娄思·巴拉扎(Omar Cedillos Barraza)博士在伦敦帝国理工学院物理系攻读博士期间进行的。赛迪娄思·巴拉扎博士目前是德州大学艾尔帕索分校的副教授。赛迪娄思·巴拉扎博士说:“当飞行器以超过5马赫的高超音速飞行时,其与空气之间的摩擦会产生很高的温度。到目前为止,TaC和HfC均还未被用于高超音速飞行器的研发之中。但是,我们的新发现表明, 这两种材料比我们以前认为的还要能耐热,事实上他们的耐热性能已经超过了人类已知的任何其他化合物。这一事实意味着,它们或可用于新型航天器:在大气层内,这些航天器可以像普通飞机那样飞行,随后还能以高超音速的速度在太空之中飞行。这两种材料可使航天器能够承受穿梭大气层之间所产生的极端热量。”TaC和HfC的潜在用途的例子还有,航天器的机头盖以及在飞行期间与外界摩擦的外部仪器的边缘。目前,超过5马赫的航天器尚不能实现载人飞行。但赛迪娄思·巴拉扎博士指出,这一梦想在将来很有可能实现。赛迪娄思·巴拉扎博士补充道:“我们的测试表明,在打造未来的太空航天器时,这两种材料具有非常大的潜力。这两种材料能够承受如此高的极端温度,这意味着将来有一天,载人的高超音速航天器真的有可能出现。如果我们能够以5马赫的速度飞行,那么从伦敦到悉尼的飞行时间仅仅需要大约50分钟,这将为世界各国开辟出一个孕育着全新商机的新大陆。


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