高熵合金和化合物由于其出色的耐火和高温特性,正成为一类重要的新材料。然而,通过经典的冶金方法以大量和粉末形式制备是具有挑战性的。
有鉴于此,尼兹瓦大学,剑桥大学Carsten Schwandt基于之前关于难熔TiNbTaZrHf合金的研究,将伪五元等原子HEC(Ti0.2Nb0.2Ta0.2Zr0.2Hf0.2)C被选为研究的目标材料。报道了通过一种简便的电化学方法首次合成超高温高熵碳化物(TiNbTaZrHf)C。
文章要点
1)研究人员适当混合TiO2,Nb2O5,Ta2O5,ZrO2和HfO2的金属氧化物粉末,并加入石墨粉末,使碳原子数等于金属原子数[C1: (TiO2)0.2(NbO2.5)0.2(TaO2.5)0.2(ZrO2)0.2(HfO2)0.2C1.0] 或超过其50%[C2: (TiO2)0.2(NbO2.5)0.2(TaO2.5)0.2(ZrO2)0.2(HfO2)0.2C1.5]。将氧化物/石墨混合物压实成圆柱形圆盘,并在空气中于523 K下加热3 h,以产生具有足够孔隙率和强度的物体。将圆盘放在钢杯中,并在1173 K的熔融CaCl2电解质中用作阴极,而不是石墨阳极,并在2.8-3.1 V的恒定电压下施加6-8小时。最后将产物从熔体中移出并用水冲洗并真空干燥。
2)制备的(TiNbTaZrHf)C是具有粉末状形态的单相fcc,粒径范围为15-80 nm。
3)这种材料是现代增材制造技术的需求,而初步测试也表明可能在超级电容器中应用。
成功合成(TiNbTaZrHf)C粉末可能为建立电化学途径以制备许多其他熵稳定材料提供了指导。
JAGADEESH SURE, et al, Facile Electrochemical Synthesis of Nanoscale (TiNbTaZrHf)C High-entropy Carbide Powder, Angew. Chem. Int. Ed., 2020
DOI:10.1002/anie.202003530
https://doi.org/10.1002/anie.202003530