24、高熵陶瓷二硼化物与超临界煤油RP - 3燃料的研究进展

高熵陶瓷二硼化物与超临界煤油RP - 3燃料的研究进展

高熵陶瓷二硼化物（HEBs）的研究

熵与晶体结构

在高熵陶瓷二硼化物体系中，熵起着重要作用。根据相关公式，随着体系中混合的组分数增多，构型熵（$\Delta S_{conf}$）的值会增加。当各组分等摩尔时，能达到最大的$\Delta S_{conf}$，从而热力学上获得稳定的高熵陶瓷单相。

过渡金属HEBs具有独特的晶体结构。与氧化物和碳化物高熵体系不同，HEBs拥有与二硼化物陶瓷相同的六方晶体结构。在c轴方向上，金属原子层和硼原子层交替分布，而构成HEBs的过渡金属原子在金属原子层中随机排列，形成准二维结构，这种结构赋予了HEBs优异的性能。

制备方法

• 放电等离子烧结（SPS）法 ：Gild等人选取HfB₂、TaB₂、ZrB₂、NbB₂、TiB₂、MoB₂和CrB₂中的五种硼化物作为原料，在2000 °C下使用SPS法成功制备了六种HEBs体系，如(HfZrTaNbTi)B等。测试表明，这些HEBs比单相硼化物陶瓷具有更高的硬度和更好的抗氧化性。
• 自蔓延高温合成（SHS）结合SPS法 ：Giovanna等人以Ti、Zr、Ta、Nb、Hf五种金属粉末和B粉为原料，经过高能球磨、SHS和SPS步骤，成功制备出(ZrHfTiNbTa)B高熵硼化物陶瓷。与TaB₂、TiB₂和HfB₂单相陶瓷相比，该HEB具有更好的热稳定性。
• 磁控溅射法 ：Mayrhofer等人使用磁控溅射制备(ZrTiHfVTa)B体系。在