Thermal Expansion of Solid Solutions in the Systems ZrC-NbC and HfC-TaC

High-temperature toughening in ternary medium-entropy (Ta1/3Ti1/3Zr1/3)C carbide consolidated using spark-plasma sintering

“…Furthermore, without reliable data on the coefficient of thermal expansion (CTE) or elastic moduli of the binary or ternary carbides, it is not possible to make an estimation for toughness behavior using models proposed in [43,44]. For example, data on the CTE for HfC-TaC ceramic reported in [25,45] had different trends: (i) monotonic growth following a rule of mixtures [25], (ii) a curve with a clear maximum for equimolar concentration but with low CTE for other non-equimolar [45]. Therefore, using different CTE data and a model proposed in [43] may lead to controversial results.…”

Synthesis and Characterization of Double Solid Solution (Zr,Ti)2(Al,Sn)C MAX Phase Ceramics

“…Since all the measured ceramics in Figure c had the same Al/Sn content, it is meaningful to assign CTE changes to the Ti/Zr substitution. Although no literature CTE data were found for the TiC–ZrC mixed carbide system, (Zr,Nb)­C and (Ta,Hf)C mixed carbides showed lower CTE values than those of their binary counterparts . These two carbide systems show miscibility gaps, similar to the ZrC–TiC system.…”

“…Although no literature CTE data were found for the TiC−ZrC mixed carbide system, (Zr,Nb)C and (Ta,Hf)C mixed carbides showed lower CTE values than those of their binary counterparts. 68 These two carbide systems show miscibility gaps, similar to the ZrC−TiC system. The lowest CTE values were reported for the (Zr 0.6 ,Nb 0.4 )C and (Hf 0.3 ,Ta 0.7 )C compositions.…”

Research Progress on the Preparation and Characterization of Ultra Refractory TaxHf1-xC Solid Solution Ceramics

“…Barraza [1] 测 得 其 在 (25~2000) ℃ 区 间 的 数 值 为 (7.08~7.66)×10 -6 /K，随 HfC 固溶含量的增加而增大。 而在 Barantseva 等 [17] 的研究中，TaxHf1-xC 固溶陶瓷 的热膨胀系数随着 TaC 固溶量的增加先减小后增大， 当 Hf/Ta 比为 3:7 时取得最小值，认为 TaC 和 HfC 固溶后会促使体系的自由电子参与成键，进而提升 固溶陶瓷的稳定性，表现出更低的热膨胀系数，但 未就 TaxHf1-xC 固溶陶瓷热膨胀系数的升高加以解 释。…”

“…30 年代，但当时并未引起科学界足够的关注 [1] 。直 到上世纪 60 年代，随着宇航技术的兴起，TaxHf1-xC 固溶陶瓷才迎来发展期(1960s~1980s)，此时期的 研究工作主要围绕 TaxHf1-xC 固溶陶瓷的熔点和相 平衡关系展开 [10][11][12][13][14][15][16][17] 。Rudy 等 [13][14] 则基于对 91 种不 同组成 TaxHf1-xC 固溶陶瓷熔融行为的系统研究，建 立了 Ta-Hf-C 三元体系的相图，为后续 TaxHf1-xC 固 溶陶瓷的组成设计奠定了基础。进入 21 世纪，在国 防科技工业明确的应用需求牵引下，依托先进的材 料计算、制备及表征技术，TaxHf1-xC 固溶陶瓷的发 展进入了加速期。在理论计算方面，Kim 等 [3][4][5][18][19] 基于第一性原理和密度泛函理论， 对 TaxHf1-xC 固溶 陶瓷晶型结构、电子结构、物理性能及力学性能进 行了计算预测， 初步探究了 TaxHf1-xC 固溶陶瓷组成、 结构和性能之间的关系。在制备工艺方面，Jiang 等 [20][21][22][23] 开发了 TaxHf1-xC 固溶陶瓷粉体的新型液相合 成技术，突破了传统固相合成技术存在的固溶温度 高和固溶不充分等难题， 将单相 TaxHf1-xC 固溶陶瓷 粉体的合成温度降低了约 400 K。 Zhang 等 [24][25][26][27][28][29] 则对 TaxHf1-xC 固溶陶瓷的烧结致密化工艺进行了优化， 制备的样品相对密度达到 98%以上。在性能表征方 面，Zhang 等 [6,[30][31][32] 研究了 TaxHf1-xC 固溶陶瓷的物 理化学性能和高温失效行为。Guzmá n 等 [33][34][35][36][37][38] 则研 究了 TaxHf1 [39][40] 。根据 Ta-Hf-C 三元体系的相图，TaC 和 HfC 理论固溶的 起始温度为 887 ℃ [14] ，但 Ghaffari 等 [41] 研究了 TaC 和 HfC 两相在高温下的扩散固溶行为，认为金属碳 化物高温固溶法合成单相 TaxHf1-xC 固溶陶瓷粉体 的温度一般都要达到 2000 ℃以上。进一步地， Barraza 等 [32]…”