TaCHfCZrCTiCVC/HfB?ZrB?TiB?体系中高熵层与中等熵层的复合设计及性能评估

《Scientific Reports》：Composite design and property assessment of high and medium entropy layers in TaCHfCZrCTiCVC/HfB?ZrB?TiB? system

　　

摘要

本研究探讨了碳质和金属添加剂对高熵碳化物（HEC）与中等熵原位硼化物（ME-ISB）复合层微观结构的影响。HEC层由含有Gr和Si添加剂的TaCHfCZrCTiCVC构成，而ME-ISB层则由含有纳米炭黑（C.B_n）和B₄C的HfO₂ZrO₂TiO₂组成。这些材料均在2000℃、40MPa的压力下通过火花等离子烧结法处理10分钟以形成复合层。采用阿基米德法测量了材料的体积密度，同时利用场发射扫描电子显微镜（FESEM）和X射线衍射（XRD）技术对微观结构进行了分析。研究结果表明，HEC层的烧结性能更好，烧结率为99.7%，而ME-ISB层的烧结率仅为78.4%。硬度测试显示，HEC层的硬度约为15 GPa，远高于ME-ISB层的约1.2 GPa；此外，HEC层的平均晶粒尺寸为430±150纳米，而ME-ISB层的平均晶粒尺寸为200±100纳米。