二元過渡金屬硼化物是常用的耐火材料，同時它還具有高硬度以及良好的力學(xué)、電、熱等性能，被廣泛應(yīng)用于耐磨涂層、化學(xué)催化劑以及高溫結(jié)構(gòu)件中。但是，昂貴的加工成本以及較差的抗氧化性能這兩個短板限制了其進一步的應(yīng)用。

    事實上，上述多種性能在大多數(shù)三元過渡金屬硼化物中也可以體現(xiàn)。其中一種典型的三元過渡金屬硼化物MAlB（M是一種過渡金屬），它包含過渡金屬硼化物的亞點陣，與單層或者雙層的純鋁一起構(gòu)成納米層狀結(jié)構(gòu)。目前關(guān)于MAlB的研究主要集中于它的單晶生長和晶體結(jié)構(gòu)方面，合成及性能方面的研究還不夠充分。

    近日，來自美國德雷賽爾大學(xué)的研究人員利用反應(yīng)熱壓方法合成出三元過渡金屬硼化物MoAlB，并對其結(jié)構(gòu)及多方面性能進行表征，發(fā)現(xiàn)其在高溫環(huán)境下具有重要的潛在應(yīng)用價值。

    文獻圖注

    圖1 （a）： 熱壓樣品理論計算、橫截面以及上表面的XRD圖譜；（b）： 熱壓樣品橫截面XRD圖譜的結(jié)構(gòu)精修，紅色是測試圖譜，黑色是計算圖譜，橙色是兩者強度的差值。

    圖2 （a）： MoAlB沿[100]軸的高分辨HRSTEM照片，插圖分別表示Mo/Al/B原子的位置以及沿[100]軸的選區(qū)電子衍射花樣；（b）： MoAlB在（100）面視角下的晶體結(jié)構(gòu)。

    圖3 （a）： 熱壓橫截面樣品的背散射SEM照片；（b）： 斷裂表面的低倍二次電子SEM照片；（c）： 斷裂表面的高倍二次電子SEM照片，可以看到條帶狀花樣以及層狀晶粒結(jié)構(gòu)。

    圖4 熱壓樣品電阻率與溫度的關(guān)系曲線，同時與MoAlB單晶及純Mo的數(shù)據(jù)進行對比。

    圖5 （a）： 熱壓MoAlB樣品熱導(dǎo)率與溫度的關(guān)系曲線，同時與純Mo的數(shù)據(jù)進行對比；（b）： 歸一化熱膨脹系數(shù)與溫度的關(guān)系曲線，利用膨脹測定法在氬氣氛圍中進行實驗，圖中給出了前兩周的情況。

    圖6 維氏顯微硬度與壓入載荷的關(guān)系曲線，插圖表示9.8N載荷下形成的凹痕，同時與單晶的硬度值數(shù)據(jù)進行對比。

    圖7 （a）： 氧化層厚度與時間的關(guān)系曲線，用恒溫氧化方法進行測試，紅色表示1300度的情況，藍色表示1100度的情況，實曲線為三次方關(guān)系，虛曲線為冪函數(shù)關(guān)系，插圖表示1300度200小時后MoAlB和氧化層的界面情況；（b）： 1300度200小時后及1400度10小時后的XRD圖譜。