中科院兰州化物所高熵碳化物陶瓷研究取得系列成果

近期，中科院兰州化物所“固体润滑国家重点实验室高温摩擦学课题组”在高性能高熵陶瓷材料的设计、制备及摩擦学性能研究方面获新进展——不仅制备了高致密的单相高熵陶瓷块体材料，还明显降低高致密高熵陶瓷块体的烧结温度；并且发现高温真空环境下具有自润滑性能的单相高熵碳化物陶瓷材料，以及在大气高温工况下具有自润滑性能的单相高熵陶瓷材料。

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https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2022.115273

https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2023.04.015

https://doi.org/10.1111/jace.19123

单相高熵陶瓷块体材料的XRD和TEM表征

高熵陶瓷是四种或四种以上具有高构型熵的阳离子或阴离子亚晶格的固溶体，因其优异的物理和化学性能而受到广泛关注。其中，高熵碳化物通常表现出优异的性能，包括高熔点、高硬度和良好的耐磨性。

针对高熵碳化物陶瓷制备困难的问题，研究人员以石墨作为碳源，采用氧化物碳热还原法，结合高能球磨及放电等离子烧结技术，制备了高致密的单相高熵陶瓷块体材料，材料结晶性好、纯度高、成分均匀、抗磨损性能优异；研究人员通过添加少量金属铝，可明显降低高致密高熵陶瓷块体的烧结温度。

研究人员通过调控高熵陶瓷体系的组成（(Hf-X-Nb-Ta-Ti)C,X为Mo, W, V, Zr），发现了系列在高温真空环境下具有自润滑性能的单相高熵碳化物陶瓷材料，其摩擦系数最低可达0.1（主要是由于高熵陶瓷材料在高温摩擦诱导作用下，在磨损表面生成了具有润滑性能的非晶碳膜）；通过调控(HfMoNbTaTi)C系高熵陶瓷的高温润滑组元Mo，获得了在大气高温工况下具有自润滑性能的单相高熵陶瓷材料。

编译整理YUXI

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