TaC和HfC超高温陶瓷晶粒中压痕尺寸效应(ISE)的各向异性研究

来自俄罗斯的研究人员通过火花等离子烧结技术制备TaC和HfC多晶超高温陶瓷，利用电子背散射衍射(EBSD)确定晶粒取向，采用Berkovich压头在{001}、{101}和{111}晶面进行最大1000 nm深度的纳米压痕实验。研究发现Nix-Gao模型在>170 nm深度可有效描述两种材料的压痕尺寸效应(ISE)，其中TaC的ISE更显著。通过模型参数分析揭示了二者滑移激活差异，HfC因滑移系有限表现出更脆性断裂特征，{101}晶面裂纹扩展与几何必需位错(GND)最大密度计算结果一致。

　　

在超高温陶瓷研究领域，科学家们对碳化钽(TaC)和碳化铪(HfC)晶粒展开了一场有趣的"硬度探险"。通过火花等离子烧结(SPS)技术精心制备的多晶样品，在电子背散射衍射(EBSD)的"火眼金睛"下显露出{001}、{101}和{111}这些低指数晶面的真实面目。当Berkovich金刚石压头以纳米级精度"轻吻"晶体表面时，材料在1000 nm深度范围内展现出令人着迷的力学"表情"：Nix-Gao模型在170 nm深度以上就像精准的翻译官，成功解读了TaC比HfC更显著的压痕尺寸效应(ISE)密码。

深入分析发现，这对陶瓷"双胞胎"的滑移激活机制大不相同——HfC由于滑移系数量有限，表现得像个"玻璃心"的脆性小子，而TaC则展现出更好的塑性潜能。最精彩的戏剧性场面出现在{101}晶面舞台，这里既是裂纹的"狂欢派对"，又与计算得到的几何必需位错(GND)最大密度完美呼应，仿佛材料在用位错的语言讲述着自己抵抗变形的英雄故事。这些发现为超高温陶瓷的微观力学行为提供了新的认知维度。