EFFECT OF TANTALUM AND VANADIUM CARBIDE DOPANTS ON THE STRUCTURE AND MECHANICAL PROPERTIES OF ALUMINUM NITRIDE-BASED CERAMICS

Herald of Kazakh-British technical university, 2026

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.55452/1998-6688-2026-23-3-434-447
Деректер сенімділігі 70 орташа
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

This work investigates the effect of tantalum carbide and vanadium carbide additions on the phase composition, microstructure, and mechanical properties of AlN-based ceramic composites synthesized by mechanochemical solid-state processing followed by thermal treatment. The molar fraction of the carbide additives was varied within the range of x = 0.01-0.10. Scanning electron microscopy combined with energy-dispersive X-ray spectroscopy revealed a homogeneous distribution of the reinforcing phases after mechanochemical activation. X-ray diffraction analysis showed that TaC remained chemically stable during processing, leading to the formation of a two-phase AlN-TaC composite with reduced lattice distortions of the AlN matrix. In contrast, VC underwent partial oxidation during heat treatment, resulting in the formation of secondary V 2 O 5 and a different phase evolution. Mechanochemical processing produced a more homogeneous powder morphology and suppressed the formation of large carbide agglomerates, providing favorable conditions for subsequent microstructural development. Mechanical testing demonstrated that a pronounced improvement in hardness and flexural strength occurred at dopant contents above x = 0.03, with the greatest strengthening effect observed for the TaC-containing composites owing to the retention of a stable, uniformly dispersed high-hardness carbide phase. The enhanced mechanical performance is attributed to the combined effects of dispersion strengthening, inhibition of grain growth, grain-boundary strengthening, and crack-deflection mechanisms. These results establish clear relationships between processing, phase evolution, microstructure, and mechanical behavior, demonstrating the potential of mechanochemical processing for the development of high-performance AlN-based ceramic composites intended for demanding structural and hightemperature applications.