碳（C）对通过反应性火花等离子烧结制备的高熵二硼化物相态和微观结构的影响

《International Journal of Applied Ceramic Technology》：Effect of C on the phase state and microstructure of high-entropy diborides produced via reactive spark plasma sintering

本研究通过反应式等离子烧结制备高熵二硼化物（Hf0.2Nb0.2Ta0.2Ti0.2Zr0.2）B2，优化碳黑添加量（3.9 wt.%）以实现最佳相转化和均匀微观结构，并展示低成本氧化物前驱体经BCTR和R-SPS致密化制备HEB的有效性。

　　

摘要

本研究报道了从基于氧化物的前驱体一步合成高熵二硼化物（HEB）样品的方法。HEB样品（Hf_0.2Nb_0.2Ta_0.2Ti_0.2Zr_0.2)B₂是通过使用反应性火花等离子烧结（R-SPS）将金属氧化物起始粉末进行硼碳热还原（BCTR）并在单独的高温处理单元中实现样品致密化制备的。在HEB前驱体粉末中添加过量的C黑粉末，以帮助去除最终样品中的残留氧气。研究了前驱体C黑浓度对HEB样品相态和微观结构的影响。结果表明，从金属氧化物粉末通过BCTR转化为HEB的过程取决于前驱体C黑浓度，这会影响次生相的形成和微观结构特征。实验发现，3.9 wt.%的C黑粉末能够实现最佳的氧化物向HEB的转化效率，获得更加均匀的微观结构以及适中的晶粒尺寸，而前驱体C黑含量较低（0 wt%）或较高（1.8 wt%和7.5 wt%）的样品则无法达到这种效果。我们证明了可以通过R-SPS技术以及单独的高温处理单元，利用廉价的基于氧化物的前驱体粉末通过BCTR和样品致密化工艺制备出HEB样品。