三元纳米层状Ta_2AlC原位合成机制

利用自蔓延高温合成/原位反应法制备了Ta2AlC陶瓷材料,研究了预热温度和不同铝含量对试样物相组成和微观组织结构的影响。采用X射线衍射分析试样的物相组成;采用SEM观察材料的微观组织结构;借助DSC测试分析,结合反应产物、可能的中间产物及体系吸放热探讨了Ta2AlC的合成机制。研究表明,250℃的预热温度环境下有利于充分反应生成高纯度的Ta2AlC;适当过量的Al有利于各元素扩散,从而提高合成的Ta2AlC纯度;利用自蔓延高温合成Ta2AlC时,Al先熔化为液相,继而Ta与C分散到液态Al中发生反应并放出大量的热量,引发Ta与Al反应生成Ta-Al金属化合物,促使生成的Ta2C与Al或TaC与Ta-Al金属化合物发生反应生成Ta2AlC。

基于第一性原理研究Ta_2AlC的电子结构和光学性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算软件Materials Studios 5.5的CASTEP软件包,分别计算了Ta2AlC的电子结构和光学结构,从电子结构角度分析光学性质的变化规律。从能带结构分析结果可知,Ta2AlC是电导体。结合Ta2AlC的电子结构可知,其介电常数峰值是由Tad和Cs的轨道间电子的跃迁产生的。Ta2AlC在可见光区的反射率变化幅度小,说明它可以作为一种温度控制涂层材料。Ta2AlC在紫外光区呈现出较大的反射率,说明它是一种潜在的防紫外线材料。

Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料放电等离子烧结制备与力学性能

以Ta粉、Al粉、TaC粉末为原料,针对摩尔比n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系额外加入质量分数分别为10%、20%、30%的TaC粉末,利用放电等离子烧结(SPS)法原位合成Ta_2AlC陶瓷复合材料。结果表明:摩尔比为n(Ta):n(Al):n(TaC)=1:1.4:1的体系可以合成高纯度Ta_2AlC陶瓷,并随着TaC含量的增加,体系中Ta_4AlC_3不断增多,表明Ta_2AlC与TaC高温下发生反应转变成Ta_4AlC_3。SPS法可以制备出细晶Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料,Ta_4AlC_3含量的变化可以显著改变材料的力学性能,添加20%TaC制备的Ta_2AlC–Ta_4AlC_3复合材料力学性能最为突出,其弯曲强度、压缩强度、断裂韧性分别为753.84 MPa、1 029.55 MPa和7.65 MPa·m1/2,细晶强化和复合材料中同类的MAX第二相相互交叠强化是Ta_2AlC–Ta4Al C3复合材料具备高力学性能的主要原因。