碳化鉭（TaC）是耐超高溫陶瓷家族的一員！

2023-05-31 16:54:45

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碳化鉭（TaC）是一種超高溫陶瓷材料，所謂超高溫陶瓷（UHTCs）通常指熔點超過3000℃，并在2000℃以上的高溫及腐蝕環境中（如氧原子環境）使用的一類陶瓷材料，如ZrC、HfC、TaC、HfB2、ZrB2、HfN等。

碳化鉭熔點高達3880℃，具有高硬度（莫氏硬度9～10）、較大的導熱系數（22W·m-1·K-1）、較大的抗彎強度（340～400MPa），以及較小的熱膨脹系數（6.6×10-6K-1），并展現出優良的熱化學穩定性和優異的物理性能，與石墨及C/C復合材料具有良好的化學相容性和力學相容性，因此TaC涂層被廣泛應用于航空航天熱防護、單晶生長、能源電子，以及醫療器械等領域。

隨著現代飛行器如航空航天器、火箭、導彈向著高速、高推力、高空的方向發展，對其表面材料在極端條件下的耐高溫性和抗氧化性要求也越來越高。飛行器進入大氣層時面臨著熱流密度高、駐點壓力大和氣流沖刷速度快等極端環境，同時面臨著與氧氣、水蒸氣和二氧化碳反應而產生的化學燒蝕。在飛行器飛出和飛入大氣層時，其頭錐和機翼周圍的空氣會受到劇烈壓縮而與飛行器表面產生較大的摩擦，導致其表面受氣流流動加熱。飛行器表面除了在飛行過程中受氣動加熱外，還會在飛行過程中受到太陽輻射、環境輻射等的影響，使飛行器的表面溫度不斷升高，這一變化會嚴重影響飛行器的服役狀況。

碳化鉭粉末是耐超高溫陶瓷家族的一員，高的熔點和出色的熱力學穩定性使TaC廣泛應用于飛行器熱端部位，例如可以對火箭發動機噴管的表面涂層起到保護作用。