中國粉體網(wǎng)訊  高熵陶瓷材料通常是指由5種或以上陶瓷組元形成的多主元固溶體，由于其新奇的“高熵效應”以及優(yōu)異的性能，近年來已經(jīng)成為陶瓷領域的研究熱點之一。隨著高熵陶瓷的研究體系從最初的巖鹽型氧化物(MgNiCoCuZn)O擴展到螢石型氧化物、鈣鈦礦型氧化物、尖晶石型氧化物以及硼化物、碳化物和硅化物等，其特殊的力學、電學、磁學等性能也不斷被發(fā)掘。

1、高熵效應與高熵合金

高熵效應的概念來自于高熵合金，而高熵合金(high entropy alloys)的概念最早則是由中國臺灣清華大學和英國布拉德福德大學兩個課題組相繼提出并確定,到目前為止已歷經(jīng)15年的發(fā)展，從Cu、Co、Ni、Cr、Al、Fe和V等金屬中選擇至少5種合金元素，按照接近等摩爾比進行混合，使用濺射、熔融、鑄造等方式制備合金或合金涂層，其具有簡單的單相面心立方(FCC)或者體心立方(BCC)的晶體結(jié)構(gòu)和超常的力學性能，并具有常規(guī)金屬所不具有的相穩(wěn)定性。將這種合金定義為高熵合金，開啟了高熵合金的研究序幕。

2、高熵效應的特點

3、高熵陶瓷的研究現(xiàn)狀

（1）高熵氧化物陶瓷

2015年，Ｒost、Maria和Curtarolo等首次報道了一種高熵陶瓷材料，他們以MgO、NiO、CoO、CuO以及ZnO為初始原料，其中除了CuO、ZnO之外，其余3種氧化物均為巖鹽礦結(jié)構(gòu)。將5種氧化物均勻混合，在空氣中加熱，并在875℃保溫12h即可形成單相的(MgNiCoCuZn)O高熵陶瓷。

（2）高熵硼化物陶瓷

高熵硼化物陶瓷的研究主要集中在過渡金屬IVB、VB族的二硼化物(MB2)，這些硼化物大多具有AlB2型六方結(jié)構(gòu)，即B原子形成類似于石墨的層狀結(jié)構(gòu)，金屬原子穿插在層間，正是由于B—B環(huán)以及M—B鍵的強共價特征，MB2具有很高的熔點、硬度、強度、熱穩(wěn)定性以及導電性，因此可應用于裝甲材料、航空材料、切割刀具材料等領域。高熵理論給設計新的硼化物陶瓷帶來了更大的空間，通過不同組分的設計，可以形成多種多組元固溶體，極大地拓展了超高溫陶瓷的種類，并且可以更精細地調(diào)控其性能。

（3）高熵碳化物陶瓷

高熵碳化物陶瓷的研究目前也主要集中在過渡金屬IVB、VB族碳化物固溶體。這些碳化物具有巖鹽結(jié)構(gòu)，且與硼化物一樣，具有很強的共價鍵特征及很高的熔點，可應用于各種極端條件下。多種金屬離子固溶到一個晶體中，也同樣極大地拓展了碳化物陶瓷的種類。

對過渡族難熔金屬碳化物高熵陶瓷的研究，起初聚焦于五組元(TiZrHfNbTa)C高熵陶瓷，并逐步擴展到(TiZrHfVNb)C、(TiZrNbTaMo)C、(TiZrNbTaW)C和(TiHfVNbTa)C等體系。但是也有對三組元碳化物固溶體陶瓷(ZrNbTa)C、(ZrNbTi)C和四組元碳化物固溶體陶瓷(HfTaZrTi)C、(HfTaZrNb)C、(ZrNbTiV)C的報道。同時，為了使混合熵達到最大值，已報道的碳化物高熵陶瓷體系中各組元含量均為等摩爾比。

（4）其他非氧化物高熵陶瓷

除了上述常見的氧化物、硼化物、碳化物以外，高熵氮化物、硅化物、熱電材料也有研究報道。其中，氮化物是最早報道的高熵材料之一。

參考來源：

王曉鵬等.高熵合金及其他高熵材料研究新進展.哈爾濱工業(yè)大學

陳磊等.過渡金屬非氧化物高熵陶瓷的研究進展.哈爾濱工業(yè)大學

顧俊峰等.高熵陶瓷材料研究進展.武漢理工大學

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