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高熵硼化物陶瓷研究现状及其在极端环境中的应用前景 被引量：1
1
作者 张贺 邢春英 曹毓鹏 《南京航空航天大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第S01期112-121,共10页
随着国内外对地外空间的竞争日益激烈,弹道式导弹鼻锥及载人飞行器返回舱再入大气层、临界空间高超声速飞行器对高性能高温热防护材料需求变得更加迫切。同时由于传统的超高温陶瓷(Ultra-high temperature ceramics,UHTC)的高温物理性... 随着国内外对地外空间的竞争日益激烈,弹道式导弹鼻锥及载人飞行器返回舱再入大气层、临界空间高超声速飞行器对高性能高温热防护材料需求变得更加迫切。同时由于传统的超高温陶瓷(Ultra-high temperature ceramics,UHTC)的高温物理性能与高温力学性能无法得到良好的兼顾,迫切需要研制能满足结构功能一体化需求的新型UHTC材料匹配日益严苛的极端环境需求。高熵陶瓷作为继高熵合金在金属领域被广泛研究以来高熵材料在陶瓷领域的研究新方向,近五年来得到了国内外学者的广泛关注。本文针对国内外高熵硼化物陶瓷的材料体系、制备方法、物理及力学性能等研究现状进行了梳理归纳,同时针对极端环境下高熵硼化物陶瓷的服役行为及研究方向进行研判。 展开更多
关键词 超高温陶瓷 高熵硼化物陶瓷 极端环境 力学性能 物理性能
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高熵金属硼化物超高温陶瓷制备及性能研究进展
2
作者 李峻西 段娟 +2 位作者 刘镇源 张达 梁风 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期102-116,共15页
多主元素概念的提出为开发适用于先进涡轮机发动机、核反应堆和高超声速飞行器等极端环境的新型高熵陶瓷材料开辟了广阔前景。作为一种新型高熵陶瓷,高熵金属硼化物具有高硬度、高温强度、低热导率和抗辐照性能,适用于航空航天等领域。... 多主元素概念的提出为开发适用于先进涡轮机发动机、核反应堆和高超声速飞行器等极端环境的新型高熵陶瓷材料开辟了广阔前景。作为一种新型高熵陶瓷,高熵金属硼化物具有高硬度、高温强度、低热导率和抗辐照性能,适用于航空航天等领域。本文详细综述了高熵金属硼化物粉体及其陶瓷的制备技术,评估了各种方法的优缺点。通过对近几年国内外在超硬陶瓷和超高温陶瓷领域研究进展的概述,揭示了高熵金属硼化物在材料科学中的前沿地位。最后,对高熵金属硼化物的未来研究方向(如先进粉体制备技术、高效陶瓷烧结技术、机器学习和计算机模拟等)进行了深入探讨,为促进其制备、性能提升和广泛应用提供科学依据和技术支持。 展开更多
关键词 高熵金属硼化物 粉体制备 陶瓷烧结 结构特性 超硬陶瓷 超高温陶瓷
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反应等离子烧结制备(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相高熵超高温陶瓷
3
作者 刘洋 钟智浩 +1 位作者 郭伟明 林华泰 《航空制造技术》 北大核心 2025年第3期117-124,共8页
为了进一步改善高熵碳化物和高熵硼化物陶瓷的力学性能,在高熵碳化物(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C中引入SiB6作为硼源和硅源,通过反应等离子烧结在2000℃下制备了(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相陶瓷。研究发现,在高温下SiB6与(Ti,... 为了进一步改善高熵碳化物和高熵硼化物陶瓷的力学性能,在高熵碳化物(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C中引入SiB6作为硼源和硅源,通过反应等离子烧结在2000℃下制备了(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相陶瓷。研究发现,在高温下SiB6与(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C发生化学反应,生成了高熵硼化物(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)、SiC和C。添加SiB6制备的(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相陶瓷的致密度可达98.7%~99.7%。添加体积分数10%~15%SiB6制备的复相陶瓷中高熵晶粒的尺寸为0.84~0.92μm,显著小于纯(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C陶瓷的晶粒尺寸(约3.19μm)。由于细晶强化作用,(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相陶瓷的硬度(23.54~24.93 GPa)高于纯(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C陶瓷(约23.22 GPa)。同时,(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相陶瓷的断裂韧性随SiB_(6)添加量的增加而提高,最高可达5.07 MPa·m^(1/2),显著高于纯(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C陶瓷(约3.02 MPa·m^(1/2))。以(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C和SiB6为原料,通过反应等离子烧结,可以制备具有较细晶粒结构和优异力学性能的(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)B_(2)-(Ti,Zr,Nb,Ta,Mo)C基复相高熵超高温陶瓷。 展开更多
关键词 高熵碳化物 高熵硼化物 反应烧结 显微结构 力学性能
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(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷的制备与摩擦学性能研究
4
作者 高显己 辛本斌 +2 位作者 张爱军 韩杰胜 孟军虎 《摩擦学学报(中英文)》 北大核心 2025年第2期187-197,共11页
通过高能球磨和放电等离子烧结(SPS)技术制备了(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷,探讨了球磨条件对高熵陶瓷物相组成、微观结构和力学性能影响,着重研究了(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷从25~800℃的摩擦学性能及磨损机制.结果表明:随着球磨速度... 通过高能球磨和放电等离子烧结(SPS)技术制备了(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷,探讨了球磨条件对高熵陶瓷物相组成、微观结构和力学性能影响,着重研究了(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷从25~800℃的摩擦学性能及磨损机制.结果表明:随着球磨速度的提高,(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷内各元素分布趋向均匀,(TiZrNbMoTa)B_(2)逐渐形成单一均匀的具有六方最密堆积(HCP结构)的金属二硼化物固溶相;高熵陶瓷的硬度、断裂韧性和弯曲强度也随之提升.(TiZrNbMoTa)B_(2)高熵陶瓷的高温耐磨性能较低温耐磨性能提高了36倍,其磨损机制由中低温的磨粒磨损转变为高温下的氧化磨损和磨粒磨损.B_(2)O_(3)的高温自润滑效应和磨损表面氧化釉质层的生成是高熵陶瓷具有良好高温耐磨性能的主要原因. 展开更多
关键词 高熵陶瓷 高熵硼化物 力学性能 摩擦学性能 磨损机制
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硼热/碳热还原法制备过渡金属二硼化物研究进展
5
作者 彭杰 刘江昊 张海军 《耐火材料》 北大核心 2025年第2期170-176,共7页
硼热/碳热还原法制备过渡金属二硼化物具有成本低、效率高且可以合成高纯度目标产物的优势。从硼热/碳热还原法的原理出发,综述了近年来硼热/碳热还原法制备ZrB_(2)、HfB_(2)、WB_(2)和高熵二硼化物粉体的研究现状,总结了过渡金属二硼... 硼热/碳热还原法制备过渡金属二硼化物具有成本低、效率高且可以合成高纯度目标产物的优势。从硼热/碳热还原法的原理出发,综述了近年来硼热/碳热还原法制备ZrB_(2)、HfB_(2)、WB_(2)和高熵二硼化物粉体的研究现状,总结了过渡金属二硼化物结构陶瓷的研究进展及存在的问题,并对硼热/碳热还原法制备过渡金属二硼化物粉体及二硼化物结构陶瓷未来的发展进行展望。 展开更多
关键词 过渡金属二硼化物 硼热/碳热还原法 ZrB_(2) HfB_(2) 高熵二硼化物 结构陶瓷
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(Hf_(0.25)Zr_(0.25)W_(0.25)Ti_(0.25))B_(2)高熵陶瓷的组织结构与力学性能 被引量：1
6
作者 张泽熙 张岩 +2 位作者 郭伟明 许亮 张威 《宇航材料工艺》 CAS CSCD 北大核心 2023年第6期59-63,共5页
为了提高高熵硼化物陶瓷的性能,扩大高熵硼化物陶瓷家族,本文通过硼热/碳热还原法结合SPS制备(Hf_(0.25)Zr_(0.25)W_(0.25)Ti_(0.25))B_(2)高熵硼化物粉末与陶瓷,并对其物相组成、组织形貌和力学性能进行研究。结果表明,经1600℃热处理... 为了提高高熵硼化物陶瓷的性能,扩大高熵硼化物陶瓷家族,本文通过硼热/碳热还原法结合SPS制备(Hf_(0.25)Zr_(0.25)W_(0.25)Ti_(0.25))B_(2)高熵硼化物粉末与陶瓷,并对其物相组成、组织形貌和力学性能进行研究。结果表明,经1600℃热处理后(Hf_(0.25)Zr_(0.25)W_(0.25)Ti_(0.25))B_(2)高熵硼化物粉末除了检测出高熵相,还检测到W2B5第二相,粉末粒径为(0.29±0.03)μm;2000℃烧结后W2B5减少,高熵相的衍射峰向高角度偏移,致密度达95.7%,引入WB_(2)后其具有优异的力学性能,硬度(21.3±1.5)GPa,断裂韧性(3.00±0.22)MPa·m^(1/2)。 展开更多
关键词 硼热/碳热还原法 高熵硼化物 组织结构 力学性能
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多元硼化物陶瓷的研究进展 被引量：5
7
作者 龚雨波 赵世鑫 +2 位作者 位旭光 宋绍雷 杨治刚 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2022年第4期567-578,共12页
近年来,由于硼化物具有高强度、高硬度等优良性能,硼化物被广泛应用于耐火材料、核工业、航天航空和切割刀具等领域,硼化物陶瓷成为了世界各国研究的热门和重点。介绍包括二元硼化物、三元硼化物、四元硼化物以及高熵硼化物的陶瓷材料,... 近年来,由于硼化物具有高强度、高硬度等优良性能,硼化物被广泛应用于耐火材料、核工业、航天航空和切割刀具等领域,硼化物陶瓷成为了世界各国研究的热门和重点。介绍包括二元硼化物、三元硼化物、四元硼化物以及高熵硼化物的陶瓷材料,论述当前多元硼化物陶瓷的研究进展,总结硼化物的结构、性能、制备和应用,概述硼化物陶瓷的发展过程以及多元硼化物在性能方面的优化,并对其在未来的发展与前景进行了展望。 展开更多
关键词 硼化物陶瓷 性能 研究进展 高熵硼化物
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B_(4)C含量对(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C陶瓷力学性能及抗氧化性能的影响 被引量：1
8
作者 刘国昂 王海龙 +2 位作者 方成 黄飞龙 杨欢 《无机材料学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期697-706,共10页
新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究... 新型高熵硼化物陶瓷具有优异的高温稳定性、低热导率等优点,在高温热防护领域具有广阔的应用前景。本研究采用硼/碳热还原法结合热压烧结技术在1900℃下制备了(Ti_(0.25)Zr_(0.25)Hf_(0.25)Ta_(0.25))B_(2)-B_(4)C高熵硼化物陶瓷,并研究了B_(4)C第二相含量对其力学及抗氧化性能的影响规律。结果表明,B_(4)C均匀分布在高熵基体中,有效改善了高熵陶瓷的相对密度和力学性能。当B_(4)C体积分数为20%时,复相陶瓷的抗弯强度、断裂韧性以及维氏硬度均达到最高,分别为(570.0±27.6)MPa、(5.58±0.36)MPa·m^(1/2)和(24.6±1.1)GPa。微观结构分析表明,B_(4)C能够钉扎晶界、细化晶粒,并能够引入裂纹偏转、分支等增韧机制,最终实现复相陶瓷的强化及韧化。此外,利用静态氧化实验,揭示了B_(4)C含量对复相陶瓷800~1400℃抗氧化性能的影响。当B_(4)C体积分数不小于20%时,其氧化生成的玻璃相B_(2)O_(3)能够均匀包裹(Zr,Hf)O_(2)、TiO_(x)及Ta_(2)O_(5)等高熵基体对应的氧化物,从而在陶瓷表面形成均匀致密的氧化层,抑制氧向基体内部扩散,降低氧化层厚度并提升复相陶瓷的抗氧化性能。本工作能够为高熵硼化物陶瓷的力学及抗氧化性能研究提供实验依据和数据支撑。 展开更多
关键词 高熵硼化物陶瓷 B_(4)C 力学性能 抗氧化性能
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溶剂热法结合熔盐辅助硼碳热还原合成(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体
9
作者 董龙 庞百胜 +2 位作者 高宇 张海军 黄亮 《陶瓷学报》 CAS 北大核心 2023年第6期1208-1216,共9页
以(Ti、Mo、W、Ta、Nb)过渡金属氯化物、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵及氢氧化钠为原料,采用溶剂热法合成高熵前驱体,研究NaOH加入量对合成高熵前驱体的影响;随后,以TiMoWTaNb高熵前驱体和碳化硼为原料,采用溶剂热法结合熔盐辅助硼碳热... 以(Ti、Mo、W、Ta、Nb)过渡金属氯化物、乙醇、十六烷基三甲基溴化铵及氢氧化钠为原料,采用溶剂热法合成高熵前驱体,研究NaOH加入量对合成高熵前驱体的影响;随后,以TiMoWTaNb高熵前驱体和碳化硼为原料,采用溶剂热法结合熔盐辅助硼碳热还原工艺合成(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体,分别研究了反应温度、保温时间及反应物用量对所合成粉体的物相组成和显微结构的影响。结果表明:当反应温度为1473 K、保温时间为3 h、NaOH的加入量为64 mmol,且TiMoWTaNb高熵前驱体与碳化硼(B_4C)摩尔比为1.0∶1.1、熔盐介质/反应物质量比为5.0∶1.0时,所制得样品为纯相,合成的单相(Ti_(0.2)Mo_(0.2)W_(0.2)Ta_(0.2)Nb_(0.2))B_(2)粉体中元素分布均匀。 展开更多
关键词 高熵过渡金属硼化物 溶剂热法 熔盐法 硼碳热还原
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