包括立方结构TaC_y、菱方结构ζ-Ta₄C_3-x和六方结构Ta₂C在内的几种Ta-C化合物,都具有熔点高、导电导热性能好、力学性能好等优点,具有超高温应用潜力。与其他两种化合物相比,ζ-Ta₄C_3-x因其特殊片层结构而韧性良好,因此倍受关注。ζ-Ta₄C_3-x研究最早可追溯到1958年ζ相的发现,但多年来合成单相ζ-Ta₄C_3-x陶瓷的努力都未取得成功,限制了ζ-Ta₄C_3-x陶瓷的应用开发。本文以TaC和Ta粉为原料,采用反应热压法制备TaC_x复合材料,对其进行后续热处理,促进ζ-Ta₄C_3-x相的生成和晶粒生长。采用阿基米德排水法、X射线衍射法、扫描电镜、透射电镜、三点弯曲法、单边切口梁法等分析测试方法,研究了C:Ta化学计量比(TaC_0.5--0.7)、反应热压工艺和热处理工艺以及使用Al,Fe,Co,Ni,Cu,Ag（0-30mol%）金属添加剂等因素对ζ-Ta₄C_3-x反应、致密化、显微组织、力学性能和导电性能的影响规律。得到如下结论:（1）使用Al,Fe,Co,Ni,Cu,Ag等金属添加剂,都能够促进TaC_x陶瓷烧结。样品相对密度随金属添加量的增大而增大,当金属添加量超过20mol%时,所有样品都可实现全致密。（2）某些金属能够与TaC+Ta反应。根据产物的不同,被本文研究的金属添加剂可分为Al、（Fe,Co,Ni）、（Cu,Ag）三类,其中:烧结过程中Al与TaC+Ta反应,生成MAX相Al₂Ta₃C;Fe,Ni,Co与TaC+Ta反应,生成金属间化合物Fe₇Ta₃、Co₃Ta、Ni₃Ta;Cu,Ag与TaC+Ta不反应,不生成任何Cu,Ag-Ta-C或Cu,Ag-Ta化合物。（3）TaC_x-Al复合材料中产生的少量Al₂Ta₃C,能够促进ζ-Ta₄C_3-x片晶生长;TaC_x-Fe,Co,Ni复合材料中,随着金属添加剂原子序数增大,ζ-Ta₄C_3-x晶粒逐渐细化而长径比增加;ζ-Ta₄C_3-x-Cu,Ag复合材料中,添加Cu比添加Ag更有利于大长径比ζ-Ta₄C_3-x细晶粒的生成。（4）TaC_x-Al,Fe,Co,Ni,Cu,Ag复合材料的力学性能与致密度、ζ-Ta₄C_3-x相含量及片晶尺寸有关。金属添加剂能够通过促进材料致密化而提高材料的力学性能。TaC_0.6-30mol%Cu复合材料中因为含有大量高长径比ζ-Ta₄C_3-x细晶,所以综合性能最佳,抗弯强度和断裂韧性分别达到682MPa和12.9 MPa?m^1/2。在TaC_x-Al复合材料中生成的Al₂Ta₃C片状晶粒也有一定的强韧化作用。（5）金属相的添加,对ζ-Ta₄C_3-x相的生成反应、ζ-Ta₄C_3-x晶粒生长行为都有影响:Cu,Ag不改变TaC+Ta→ζ-Ta₄C_3-x反应顺序,但影响扩散传质,进而促进或延迟ζ-Ta₄C_3-x反应。与Cu相比,EDS显示C在Ag中溶解度显著较高,或是TaC_x-Ag复合材料中ζ相较难形成的原因。在有液态金属存在的条件下,ζ-Ta₄C_3-x既可通过溶解-沉淀机制在液态金属中实现成核长大,也可通过Ta原子密排面的重排在立方结构TaC_y母相晶内进行TaC_y→ζ-Ta₄C_3-x固态相变。在TaC_y→ζ-Ta₄C_3-x相转变过程中,因为对菱方结构ζ-Ta₄C_3-x具有规定作用的…cchhcchh…（c为立方结构Ta原子层和h为六方结构Ta原子层）长周期排列极易被插层各种层错,所以不可避免地出现同一个晶粒内部同时存在立方结构TaC_y、菱方结构ζ-Ta₄C_3-x和六方结构Ta₂C的复杂情况,这是难以合成单相ζ-Ta₄C_3-x的重要原因。与TaC_x-Cu,Ag复合材料相比,添加了Fe、Co、Ni、Cu、Ag等其他金属的复合材料,由于缺乏足够的TEM分析数据,其他金属对ζ-Ta₄C_3-x相的生成反应及晶粒生长行为的影响还不清楚,需要进一步研究。