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最大

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。