纳米结构TaC高温高压烧结体硬度的研究.PDFVIP

第 27卷 第 6期 超 硬 材 料 工 程 Vo1．27 2Ol5年 12月 SUPERHARD MATERIAI ENGINEERING Dec．2O15 纳米结构 TaC高温高压烧结体硬度的研究 陈海花 ，董汇泽 ，谢名财 ，郑曙东 ，李会山 ， 宋民青 ，乔 丽 ，杨大川 ，张小威 (1．青海大学 ，西宁 810016；2．青海大学高能加速器研究机构 (KEK)， 物质结构研 究所 (光子工厂)．1—1，筑波 ，日本茨城 305—080I) 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29．4N时 ，烧结压力为3GPa，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 l6．5±0．5和 17．2±0．4GPa。当我 们把烧 结压力升 高到 4GPa，烧结温度仍分 别为 1])【(]℃和 1300℃时 ，测试得 到烧结体的硬度分别 为 17．0±0．3和 19．2± 0．6GPa。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 3GPa、烧结温度为 1100℃时的硬度 下降为 11．3±0．8GPa。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±0．2MPain 。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 2OGPa，并与实验值进行 了比较 。 关键词 ：TaC；超高压 ；纳米结构 ；维 氏硬度 ；断裂韧度 中图分类号：TQ164 文献标识码 ：A 文章编号：1673一l433(2015)06 0030—06 StudyoftheHardnessofNanOstructuredHTHP TaC Sinter CHEN Hai—hua ，D()NG Hui—ze ，XIEM ing—cai。ZHENG Shu—dong ，LIHui—shan 。 SONG M in—qing ，QIAO Lil，YANG Da—chuan 。ZHANG Xiao—wei (1．QinghaiUniversity，Xining，China810016； 2．HighEnerg A(ce[eratorResear~hOrganization (KEK)，InstituteoJ’MaterialStructure S(ience(PhotonF tory)，1—1，Tsukuba，ibaraki，Japan305—0801) Abstract：Nano—structuredtantalum carbide(TaC)powdersamplehasbeensinteredunder hightemperatureandhighpressure (HTHP)conditionsthroughdomesticDS6×80OT hingetypecubicpresstechnologybyQinghaiUniversityandthephysicalcharacterization ofithasbeen recorded．Thehardnessofnano—structuredTaC sinterare16