對(duì)能夠承受極端環(huán)境（例如在核反應(yīng)堆中面臨的環(huán)境）的材料的需求保證了對(duì)新合金和相關(guān)化合物的研究。HEA 由高濃度成分中的多種主要元素形成，這與側(cè)重于終端固溶體的傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)方法相反，在傳統(tǒng)合金設(shè)計(jì)方法中，單一元素作為與其他元素少量合金化的基礎(chǔ) 。這些多組分金屬系統(tǒng)中的廣泛合金化導(dǎo)致隨機(jī)單相固溶體的穩(wěn)定化，通常是體心立方 (BCC) 或立方密排 (CCP) 結(jié)構(gòu)。增加的構(gòu)象熵，具有（或接近）等摩爾組成的系統(tǒng)的特征，被認(rèn)為在單相穩(wěn)定中起主要作用，盡管最近的研究表明這些假設(shè)有待澄清。高熵材料代表了未來在極端環(huán)境中應(yīng)用的合金設(shè)計(jì)策略的最新水平。最近的數(shù)據(jù)表明，由于抑制了損傷的形成和演化，高熵合金 (HEA) 與現(xiàn)有的稀釋合金對(duì)應(yīng)物相比表現(xiàn)出出色的抗輻射性。

來自美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和瑞典烏普薩拉大學(xué)的學(xué)者擴(kuò)展了 HEA 概念，用于合成和表征新型高熵陶瓷作為新興材料，可用于高能粒子輻射是主要關(guān)注點(diǎn)的環(huán)境中。使用磁控濺射合成了五元耐火系統(tǒng) CrNbTaTiW 中的新型碳化物。該材料表現(xiàn)出納米晶粒、單相晶體結(jié)構(gòu)和約50at.% 的C含量。原位透射電子顯微鏡重離子輻照用于評(píng)估新型高熵碳化物 (HEC) 在573 K下的輻照響應(yīng)，并與系統(tǒng)內(nèi)的HEA進(jìn)行了比較。在HEA和HEC 的微觀結(jié)構(gòu)中，當(dāng)劑量達(dá)到每個(gè)原子 10 個(gè)位移時(shí)，都不會(huì)出現(xiàn)位移損傷效應(yīng)。令人驚訝的是，HEC 在所研究的條件下并未發(fā)生非晶化。Xe 被植入材料和成核氣泡中，但與傳統(tǒng)核材料相比尺寸更小，這表明它們是用于核能的潛在候選者。相關(guān)文章以“From high-entropy alloys to high-entropy ceramics: The radiation-resistant highly concentrated refractory carbide (CrNbTaTiW)C”標(biāo)題發(fā)表在Acta Materialia。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2023.118856

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