Ti₃SiC₂增韧TaC陶瓷

韧性强度双提升

通过原位合成的Ti₃SiC₂层状相，在致密化的同时引入多种增韧机制，克服了单相TaC陶瓷的本征脆性。

Yongzhao, Yang · 周立娟 · Feng, Sun · 魏春城 · 王朋 · 李双

Ceramics International 2025

具体参数

抗弯强度

{'zh': '472', 'en': '472'} MPa

断裂韧性

{'zh': '5.2', 'en': '5.2'} MPa·m¹/²

烧结温度

{'zh': '1500', 'en': '1500'} °C

技术优势

韧性明显提升

原位生成的Ti₃SiC₂层状相通过裂纹偏转、桥联等机制消耗断裂能，断裂韧性从4.2 MPa·m¹/²增至5.2 MPa·m¹/²。

强度同步提高

Ti₃SiC₂晶粒的钉扎效应抑制了TaC晶粒长大，细晶强化使抗弯强度从423 MPa提升至472 MPa。

烧结温度更低

采用放电等离子烧结在1500 °C即实现致密化，明显低于传统热压所需温度，有利于节能和抑制晶粒粗化。

应用场景

• 高超声速热防护：用于高超声速飞行器鼻锥、前缘等部位，承受气动加热和热应力，替代脆性单相陶瓷。
• 超高温结构件：作为超高温环境下承载部件，如火箭喷管喉衬，利用其高熔点与改善的韧性。
• 高温复合装甲：用作高温冲击防护面板，通过层状相增韧耗散弹丸动能。
• 航天器前缘：用于航天器翼前缘，经受再入大气热流和氧化，替代抗氧化性差的碳基材料。