(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C高熵陶瓷的制备、微观结构与抗磨损性能

作者：陈浩; 伍子豪; 张舒博; 刘美玲; 海万秀^*; 陈宇红; 孙文周

来源：硅酸盐学报, 2022, 50(06): 1504-1511.

DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.20211150

• 高熵陶瓷
• 放电等离子烧结
• 微观结构
• 耐磨性能

过渡金属碳化物陶瓷是超高温陶瓷的典型代表，具有极高的熔点和硬度，而韧性和耐磨性有待提高。近年来，在高熵理论指导下合成的多元碳化物固溶体—高熵碳化物陶瓷具有更高的熔点和良好的韧性。本工作采用放电等离子烧结(SPS)制备了具有优异耐磨性能的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C 高熵陶瓷。研究了 1 600～2 100 ℃烧结的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C 高熵陶瓷的致密化行为、物相、微观形貌、力学和耐磨性能。结果表明，烧结温度为 1 700 ℃时，可得到面心立方结构的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C 高熵陶瓷。1 900 ℃以上时，高熵陶瓷相对密度大于 98%。烧结温度由 1 700 ℃升高至 2 100 ℃，晶粒长大，元素扩散趋于均匀。晶粒间存在晶界滑动和氧化物杂质(TiO2)聚集，晶粒内部存在位错。2100 ℃烧结得到的高熵陶瓷的力学性能最优，Vickers 硬度、弹性模量和断裂韧性分别增加到 20 GPa、431 GPa 和 4.46 MPa·m1/2，同时具有优异的耐磨性，2 100 ℃条件下烧结的(Ti1/6V1/6Nb1/6Ta1/6Mo1/3)C 高熵陶瓷的平均比磨损率可低至 5×10–7 mm3/(N·m)。

• 单位
  北方民族大学