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在碳化物陶瓷中构筑金属原子层分相共生结构
1
作者
鲍伟超
郭晓杰
+5 位作者
辛晓婷
彭湃
王新刚
刘吉轩
张国军
许钫钫
《无机材料学报》
北大核心
2025年第1期17-22,共6页
在保持结构陶瓷高硬度的同时提高其韧性和塑性,可以显著拓展其在极端环境中的应用前景,其中微结构设计是一项重要策略。本工作研究了在碳化物陶瓷中构筑金属单原子层分相共生结构的可行性。以过渡金属单质、石墨和少量Al为原材料,采用...
在保持结构陶瓷高硬度的同时提高其韧性和塑性,可以显著拓展其在极端环境中的应用前景,其中微结构设计是一项重要策略。本工作研究了在碳化物陶瓷中构筑金属单原子层分相共生结构的可行性。以过渡金属单质、石墨和少量Al为原材料,采用放电等离子体烧结工艺在1900℃和30 MPa压力下制备不同组元数的过渡金属碳化物陶瓷,发现只有高熵(TiZrHfNbTa)C陶瓷形成了Al原子层分相共生结构。该结构不是长程序的单相化合物(如MAX相),而是一种无周期性的碳化物和金属单原子层交叉堆叠的复合物。通过纳米至原子尺度的球差校正透射电子显微镜和能谱表征,揭示了少量Al单原子层无周期性地嵌入高熵碳化物面心立方结构的{111}面。结合第一性原理计算,发现形成原子层分相共生结构的关键因素不是Al在不同碳化物晶格中的扩散差异,而是高熵带来的热力学稳定性、晶格畸变和迟滞扩散效应等。本研究有助于推动结构陶瓷中原子尺度微结构的设计和调控,从而获得硬度-强度-韧性综合力学性能优异的结构陶瓷。
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关键词
结构陶瓷
高熵碳化物陶瓷
金属原子层分相
共生结构
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职称材料
高熵陶瓷固溶结构的透射电镜研究
被引量：
3
2
作者
郭晓杰
鲍伟超
+3 位作者
刘吉轩
王新刚
张国军
许钫钫
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期365-371,共7页
高熵会带来热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应,通过高熵设计来提高陶瓷材料的性能是目前研究的热点,而通过透射电镜揭示高熵结构及其与性能相关性的研究还很缺乏。本研究以...
高熵会带来热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应,通过高熵设计来提高陶瓷材料的性能是目前研究的热点,而通过透射电镜揭示高熵结构及其与性能相关性的研究还很缺乏。本研究以相应金属氧化物、碳化硼和石墨为原材料,在制备高熵硼化物和高熵碳化物粉体的基础上,利用放电等离子体烧结制备得到高熵(TiZrHfNbTa)B2和(TiZrHfNbTa)C陶瓷。采用透射电子显微镜及其能谱分析手段对两种高熵陶瓷进行了纳米尺度和原子尺度的结构表征,发现过渡金属元素固溶后保持了晶体结构的完整性,五种元素分布均匀,但在原子尺度存在固溶元素的浓度振荡、原子离散和晶格应变。本工作获得的原子尺度的固溶结构信息将有助于对高熵陶瓷构效关系的理解,并为高熵陶瓷的组分和结构设计提供实验依据。
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关键词
高熵陶瓷
透射电镜
纳米尺度结构
原子尺度结构
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职称材料
题名
在碳化物陶瓷中构筑金属原子层分相共生结构
1
作者
鲍伟超
郭晓杰
辛晓婷
彭湃
王新刚
刘吉轩
张国军
许钫钫
机构
中国科学院
上海硅酸盐研究所
东华
大学
功能
材料
研究
中心
中国科学院大学材料科学与光电子功能中心
出处
《无机材料学报》
北大核心
2025年第1期17-22,共6页
基金
国家自然科学基金(52032001,52102081)
上海市无机非金属材料分析测试表征专业技术服务平台(19DZ2290700)。
文摘
在保持结构陶瓷高硬度的同时提高其韧性和塑性,可以显著拓展其在极端环境中的应用前景,其中微结构设计是一项重要策略。本工作研究了在碳化物陶瓷中构筑金属单原子层分相共生结构的可行性。以过渡金属单质、石墨和少量Al为原材料,采用放电等离子体烧结工艺在1900℃和30 MPa压力下制备不同组元数的过渡金属碳化物陶瓷,发现只有高熵(TiZrHfNbTa)C陶瓷形成了Al原子层分相共生结构。该结构不是长程序的单相化合物(如MAX相),而是一种无周期性的碳化物和金属单原子层交叉堆叠的复合物。通过纳米至原子尺度的球差校正透射电子显微镜和能谱表征,揭示了少量Al单原子层无周期性地嵌入高熵碳化物面心立方结构的{111}面。结合第一性原理计算,发现形成原子层分相共生结构的关键因素不是Al在不同碳化物晶格中的扩散差异,而是高熵带来的热力学稳定性、晶格畸变和迟滞扩散效应等。本研究有助于推动结构陶瓷中原子尺度微结构的设计和调控,从而获得硬度-强度-韧性综合力学性能优异的结构陶瓷。
关键词
结构陶瓷
高熵碳化物陶瓷
金属原子层分相
共生结构
Keywords
structural ceramic
high-entropy carbide ceramic
metal atomic-layer phase-separation
symbiotic structure
分类号
TQ174 [化学工程—陶瓷工业]
P575 [天文地球—矿物学]
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职称材料
题名
高熵陶瓷固溶结构的透射电镜研究
被引量：
3
2
作者
郭晓杰
鲍伟超
刘吉轩
王新刚
张国军
许钫钫
机构
中国科学院
上海硅酸盐研究所
东华
大学
中国科学院大学
出处
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第4期365-371,共7页
基金
国家自然科学基金(52032001,51532009)
上海市青年科技英才扬帆计划(20YF1455500)
+1 种基金
上海市科学技术委员会科学基金会(18ZR1401400)
上海市无机材料测试与表征平台(19DZ2290700)。
文摘
高熵会带来热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的迟滞扩散效应以及性能上的“鸡尾酒”效应,通过高熵设计来提高陶瓷材料的性能是目前研究的热点,而通过透射电镜揭示高熵结构及其与性能相关性的研究还很缺乏。本研究以相应金属氧化物、碳化硼和石墨为原材料,在制备高熵硼化物和高熵碳化物粉体的基础上,利用放电等离子体烧结制备得到高熵(TiZrHfNbTa)B2和(TiZrHfNbTa)C陶瓷。采用透射电子显微镜及其能谱分析手段对两种高熵陶瓷进行了纳米尺度和原子尺度的结构表征,发现过渡金属元素固溶后保持了晶体结构的完整性,五种元素分布均匀,但在原子尺度存在固溶元素的浓度振荡、原子离散和晶格应变。本工作获得的原子尺度的固溶结构信息将有助于对高熵陶瓷构效关系的理解,并为高熵陶瓷的组分和结构设计提供实验依据。
关键词
高熵陶瓷
透射电镜
纳米尺度结构
原子尺度结构
Keywords
high-entropy ceramics
transmission electron microscopy(TEM)
structure in nano-scale
structure in atomic-scale
分类号
O766 [理学—晶体学]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
在碳化物陶瓷中构筑金属原子层分相共生结构
鲍伟超
郭晓杰
辛晓婷
彭湃
王新刚
刘吉轩
张国军
许钫钫
《无机材料学报》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
高熵陶瓷固溶结构的透射电镜研究
郭晓杰
鲍伟超
刘吉轩
王新刚
张国军
许钫钫
《无机材料学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
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