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高熵陶瓷研究进展

2021-04-06王红洁

宇航材料工艺 2021年1期

徐 亮 王红洁 苏 磊

(西安交通大学金属强度国家重点实验室,西安 710049)

文 摘 高熵陶瓷是一类新兴的陶瓷材料,因其独特的结构和性能,近年来受到广泛的关注。本文从高熵陶瓷的定义出发,通过概述固相反应法、前驱体热解法以及放电等离子烧结法等高熵陶瓷制备方法,介绍了合成高熵陶瓷的工艺流程;并且详细阐述了近年来高熵氧化物、高熵碳化物、高熵二硼化物等体系的高熵陶瓷的研究成果,对不同体系的高熵陶瓷的特点和应用前景进行了归纳和总结。

0 引言

近年来,高熵材料(High-entropy materials)因具有特殊的性质而备受关注。这类材料通常是由多个组元以等比例或近等比例的方式相互固溶而形成,具有不同于传统材料的结构特征和性能特点,有望在航空航天、新能源电子器件、核能应用等领域得到广泛的应用。最早关于高熵材料的报道是叶均蔚教授[1]在2004年制备的高熵合金(High-entropy alloys)。从那以后,伴随着一系列高熵合金的发现,人们对于高熵材料的认识日渐加深[2-5]。2015年ROST等人[6]将高熵材料的定义扩展到无机非金属领域,并首次报道了大块高熵氧化物,考虑到构型熵对该氧化物单相结构形成所起到的作用,因此将其命名为熵稳定的氧化物(Entropy-stabilized oxides)。随后,高熵二硼化物(High-entropy diborides)[7-8]、高熵金属氮化物(High-entropy nitrides)[9]、高熵碳化物(High-entropy carbides)[10-13]等陆续被发现。

图1为高熵陶瓷研究论文发表数量年度分布,可以看出,自从2015年第一篇关于块状高熵氧化物的文章开始,五年内高熵陶瓷的研究成果激增,到了2020年,高熵陶瓷报道的文章达102篇之多,所涉及的体系也从原来的氧化物体系发展到现在的多种体系。……

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