SCMs|具有体心立方结构的碳间隙难熔高熵合金

间隙碳掺杂是改善高熵合金性能的一种有效方法。然而，迄今为止的相关探索局限于具有面心立方结构的高熵合金体系。近日，西湖大学任之研究员等人在SCIENCE CHINA Materials发表研究论文，系统研究了难熔高熵合金(Nb_0.375Ta_0.25Mo_0.125W_0.125Re_0.125)_100−xC_x (x = 0，5.9，11.1，15.8，20)的结构、力学和物理性能。

实验结果显示，虽然初始的Nb_37.5Ta₂₅Mo_12.5W_12.5Re_12.5高熵合金(x = 0)具有体心立方结构的主相和明显的杂相，其体心立方相的比例随着碳含量的增加而增加，并在x为20时接近100%。

图1 (a, b) (Nb_0.375Ta_0.25Mo_0.125W_0.125Re_0.125)_100−xC_x高熵合金(x = 0, 20)电子背散射衍射图。标尺：100 µm。(c, d) x = 0, 20的两种高熵合金的体心立方相(bcc)和面心立方相(fcc)的体积。

不仅如此，碳含量的增加导致体心立方晶格的膨胀、韦氏硬度的增强、剩余电阻率的增大，以及费米面附近的态密度的微小变化。

所有这些特征与碳原子占据间隙位的预期一致。当碳含量大于或等于11.1时，X射线光电子能谱研究结果表明碳和金属原子间形成化学键，暗示一部分碳原子也可能占据晶格位。此外，半定量分析表明碳原子的引入导致的混合熵增加对稳定(近乎)单相固溶体发挥了关键作用。

本工作不仅揭示了第一个具有体心立方结构的碳间隙高熵合金系列，而且有助于更好地理解碳在难熔高熵合金中的合金化行为。

文章信息

Cui, Y., Zhu, Q., Xiao, G. et al. Interstitially carbon-alloyed refractory high-entropy alloys with a body-centered cubic structure. Sci. China Mater. (2021). https://doi.org/10.1007/s40843-021-1756-2

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