华南理工大学顶刊：可耐3600℃的抗氧化高熵碳化物材料！

主要观点总结

研究团队通过高熵多组元成分设计和激光氧化测试平台开发，成功研制出可在3600℃下保持抗氧化性能的高熵碳化物(Hf, Ta, Zr, W)C材料。该材料在极端高温环境中表现出优异的抗氧化性能，主要得益于其高熵碳化物陶瓷中不同元素的氧吸附倾向性差异，生成了以弥散分布的超高熔点W为骨架的高粘度氧化物层。相关研究发表在《Advanced Materials》上。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

介绍超高声速飞行器和轨道飞行器等对先进耐高温材料的需求，以及现有材料的局限性。

关键观点2: 研究内容

介绍研究团队如何开发高熵碳化物，包括激光测试平台的搭建、高熵碳化物的组分筛选、氧化产物的形貌表征和结构表征，以及氧化产物生成机理和3600°C激光氧化性能测试等。

关键观点3: 主要成果

成功开发出可耐3600℃抗氧化高熵碳化物(Hf, Ta, Zr, W)C材料，并在航空航天、能源化工等领域具有广阔的应用前景。

关键观点4: 研究展望

展望未来在超高温陶瓷材料领域的研究方向和应用前景。

正文

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2400 – 3000°C 温度段内均遵循抛物线规律，证明其具有优异的宽温域抗氧化性能。

图 1. 高熵碳化物样品的激光氧化测试。 (a) 开发的激光氧化平台。 (b) 激光温度验证。 (c) 激光温度热红外成像。 (d) XRD 图谱。 (e) SEM-EDS 分析。 (f) TEM-EDS 分析。 (g) 不同温度下不同样品氧化深度 D 。 (h) (Hf, Ta, Zr, W)C 样品的氧化深度 D 。 (i) 氧化深度样品在不同温度下的氧化动力学。

2 、 高熵碳化物氧化产物的形貌表征

如图 2 所示，随着氧化温度的提高， (Hf, Ta, Zr, W)C 样品的氧化表面逐渐致密。而从截面上看，随着氧化温度的提高，氧化层内部逐渐出现了亮白色微米颗粒，并呈现出弥散分布特点。结合 EDS 能谱分析可以看出，该颗粒主要以 W 元素为主。

图 2. 2400 – 3000°C 激光氧化后 (Hf, Ta, Zr, W)C 样品的形貌和元素分布。 (a-d) 宏观图像。 (e-h) 中心氧化区域的表面 SEM 图像。 (i-l) 中心氧化区域的横截面 SEM 图像。 (m-p) 放大图。 (q) EDS 图。

3. 高熵碳化物氧化产物的结构表征

通过对氧化产物进行球差 HAADF-STEM 表征，可以发现其主要包含 3

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