SCMs|1800°C下具有优异高强度且含氧化物杂质的高熵二硼化物陶瓷

(Ti_0.2Zr_0.2Nb_0.2Hf_0.2Ta_0.2)B₂陶瓷作为高熵硼化物的一种代表性材料，其加工工艺已得到深入研究，但是它们的高温强度还有待探索。

近日，武汉理工大学傅正义教授、邹冀教授和中国科学院上海硅酸盐研究所王新刚高级工程师等人在Science China Materials发表研究论文，以硼热/碳热还原合成高熵二硼化物粉体为原料，在2000°C/单轴加压50 MPa条件下，经10分钟放电等离子烧结，成功制备了含有~2 vol%的氧化物和~1 vol%气孔的高熵(Ti_0.2Zr_0.2Nb_0.2Hf_0.2Ta_0.2)B₂陶瓷（HEBs）。

本文要点：

1) 经研究确认，HEBs中残留氧化物是固溶少量硼和碳的m(Hf,Zr)O₂。

2) 室温下HEBs的弹性模量、维氏硬度和断裂韧性分别为508.5 GPa、17.7 ± 0.4 GPa和4.2 ± 0.2 MPa m^1/2。烧结得到的HEBs具有优良的抗弯强度，特别是其高温强度。HEBs在室温、1600和1800°C下的四点抗折强度分别为400.4 ± 47.0 MPa、695.9 ± 55.9 MPa和751.6 ± 23.2 MPa。

3) 对1800°C下断裂的HEBs样品进行了失效分析，在其拉伸和断裂面附近区域，仅在裂纹尖端和孔隙边缘发现了数量有限的位错线的存在，没有观察到位错运动的痕迹。

本研究首次报道了高熵二硼化物陶瓷的高温强度，发现其强度直至1800°C并无衰减，并对其高温下的强韧化机制进行了有益的探讨。

文章信息

Liu J., Yang Q. Q., Zou J., et al. Strong high-entropy diboride ceramics with oxide impurities at 1800°C. Sci. China Mater. (2023).

https://doi.org/10.1007/s40843-022-2287-7

点击阅读全文，了解更多