随着经济的发展和科技的进步,各种行业和工程技术之间的交叉成为一种趋势,所面临的科学和工程问题也越来越多,这对使用的材料的性能有了更高要求。高熔点金属普遍具有高熔点、耐腐蚀等特性,而其碳化物具有高硬度、抗高温氧化性好等优点,使其在许多领域得到了广泛的应用。针对现有高熔点金属及其非氧化物陶瓷在制备过程中的高反应温度、高成本和低样品质量等问题,本文采用熔盐化学法制备高熔点金属Ta和高熔点金属碳化物NbC,并推广到其它的高熔点金属及其非氧化物陶瓷,用一种相对温和的反应条件和简单的方式制备高熔点金属及其碳化物材料。首先,本文以Ta2O5和钽酸钙为前驱体,采用钙热还原的方法制备高熔点金属Ta粉末,并对产物进行表征,研究了相关反应过程,通过调控初始反应物的形貌,对产物的结构与形貌进行一定控制。研究主要结果如下:由于密度等原因,Ta2O5、Ca、CaCl2和CaO不同的堆积方式对产物的形貌和颗粒大小有一定的影响。用Ta2O5和CaO制备前驱体钽酸钙,不同含量的CaO有助于明显改变钽酸钙的大小和形貌,进而钙热还原的产物会遗传钽酸钙的大小和形貌。其次,本文以氯化钙为熔盐介质,金属Nb粉和Nb2O5作为金属铌源,以不同尺寸碳粉作为碳源,进行碳化铌粉体材料的合成;研究反应过程热、动力学机制,探究电场对于反应过程动力学的影响,研究的主要结果如下:碳和铌颗粒之间的接触区域的固相扩散会限制在惰性气氛下的碳化过程,熔融的CaCl2可以作为碳的传输介质促进碳的动力学扩散。铌颗粒上的铌氧化物层以及在熔融盐中生成的铌酸盐衍生物会阻碍碳扩散,与直接碳化相比,施加在前驱体上的电场可以消除天然形成的氧化物和衍生物,从而促进NbC的形成。如果Nb2O5替代Nb作为铌源,可以提供原子级的无定形Nb,促进NbC的形成,且制备的NbC产品颗粒通常低于1μm。通过电辅助工艺制备碳化物的方法也可用于碳化其他过渡金属,例如W,Mo,Ti和Ta。最后,使用氯化钙作为熔盐介质,金属铌板作为基体,碳酸盐作为碳源,进行碳铌涂层的制备;研究了熔盐环境对涂层形成过程中动力学扩散步骤的作用;使用空气氧化-电化学脱氧过程强化传质过程。研究的主要结果如下:工作温度的提高有利于碳化过程,包括碳化物的形核和生长。在1000℃下持续2h碳化获得的碳化物涂层厚度平均为8μm,由大小约为500nm的NbC颗粒组成。涂层是致密的,对基材具有良好的附着力,并且有效地改善了铌的机械强度。熔融盐中的氧化铌和铌酸盐衍生物充当碳扩散的屏障,这些物质在碳沉积的阴极电位下相对稳定,但可以在2.5V下通过电脱氧过程消除。电脱氧使碳的扩散更快,且此操作产生的基底的微结构表面可用于碳化铌涂层的成核和生长。