通过形成非晶态和高熵氧化物层，提高掺钇高熵碳化物薄膜的抗氧化性能

《ACS Applied Materials & Interfaces》：Enhanced Oxidation Resistance of Y-Doped High-Entropy Carbide Films via Oxidation Formation of Amorphous and High-Entropy Oxide Layers

高熵碳化物（HEC）通过钇掺杂优化（3.5 at%）显著提升高温氧化抗性，其机制涉及三阶段演变：初始阶段（<600℃）保持面心立方结构无氧化；中期（600-700℃）非晶层形成阻碍氧扩散；后期（>750℃）非晶层转变为单相纳米晶高熵氧化物（HEO），因其致密均匀结构抑制氧化。

　　

优异的抗氧化性能对于在高温度条件下广泛应用高熵碳化物（HEC）至关重要。然而，由于优先氧化现象，传统的依靠形成致密二元氧化层的抗氧化策略存在诸多局限性。在这项研究中，我们提出了一种稀土元素Y掺杂的方法来提高(Ti, Cr, Nb, Al, Y)C HEC的抗氧化性能，并确定了最佳掺杂量为3.5%的Y。通过原位高温XRD、像差校正扫描透射电子显微镜以及第一性原理计算，我们明确了不同氧化阶段的氧化产物，并建立了抗氧化机制。在初始氧化阶段（低于600°C），HEC保持原有的面心立方（FCC）结构，由于其出色的热稳定性而未出现明显的氧化现象。当温度升至600–700°C的中间氧化阶段时，FCC晶格会崩解形成非晶态氧化层，该氧化层成为氧气扩散的屏障，阻碍了进一步的氧化。在后期氧化阶段（高于750°C），根据原子图像和计算得到的吉布斯自由能结果，亚稳态的非晶态氧化层会转变为单相纳米晶高熵氧化物（HEO）层。由于纳米晶具有均匀的结构和缓慢的晶粒生长特性，HEO层能够保持其致密性，为HEC提供出色的抗氧化保护。