《Materials Characterization》：Oxidation Performance of SiC-reinforced Dual-Phase Medium-Entropy Boride/Carbide Ceramic Composites
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高温下MEC-SiC、MEB-SiC及双相陶瓷的氧化行为研究表明：MEC-SiC因氧化层结合力弱和Ti贫化导致严重氧化（ΔW/A=31.6 mg/cm2）；双相陶瓷因形成HfTiO?、SiO?等保护层显著降低氧化速率（Kp值降低约8倍），但长期1400°C暴露引发热膨胀失配裂纹。
Kubra Gurcan Bayrak | Levent Koroglu | Burak Demir | Ozge Nur Umutlu
材料科学与工程系，埃斯基谢希尔技术大学，26555，埃斯基谢希尔，土耳其
摘要
研究了20体积% SiC增强的中熵碳化物（MEC–SiC）、中熵硼化物（MEB–SiC）以及双相复合材料（67MEC–33MEB–SiC和33MEC–67MEB–SiC）在800至1400°C空气中的高温氧化行为。
MEC–SiC表现出最高的降解速率，在1400°C下1小时内质量增加最大，其氧化速率常数（ΔW/A = 31.6 mg/cm2，Kp = 996.4 mg2·cm??·h?1）表明其氧化层附着力较弱且含有钛贫化层。对于MEB–SiC，质量损失是由于B?O?的挥发造成的。双相复合材料由于形成了HfTiO?、SiO?、Hf(Zr)O?和Hf(Zr)SiO?保护层，其抗氧化性能显著增强，Kp值降低了约8倍。然而，在1400°C下经过10小时后，67MEC–33MEB–SiC材料由于热膨胀不匹配而出现裂纹。值得注意的是，这种性能提升伴随着一定的权衡：虽然保护层降低了氧化速率，但不同相之间的热膨胀不匹配会导致局部裂纹，尤其是在长时间高温作用下。未来，通过改善相之间的兼容性或引入具有良好蠕变性能的相，可以减轻与热膨胀系数（CTE）相关的应力，从而使双相陶瓷在长期使用过程中既具有抗氧化性又保持机械稳定性。
章节摘录
引言
高质量的现代材料需要对其性质和测定方法有深入的了解。在过去二十年里，由于超高温陶瓷（UHTCs）具有优异的热稳定性、抗氧化性和高温机械强度，它们逐渐引起了科学家和工程师的广泛关注。这些特性使得UHTCs非常适合应用于高超音速飞行器的鼻锥和前缘等苛刻环境。
材料与方法
作为前驱体材料，使用了ZrB?（Grade B，H.C. Starck）、HfB?（Grade A，H.C. Starck）、TiB?（200目，Nanografi）、ZrC（Grade A，H.C. Starck）、HfC（Heeger Materials Inc.）、TiC（325目，Nanografi）和SiC（UF-05，HC Starck）来制备中熵UHTC复合材料。样品的成分见表1。
首先按照我们之前工作中的研磨程序[42]对硼化物和碳化物粉末进行研磨，然后将其与20体积%的SiC混合。
烧结复合材料的微观结构发展
烧结样品的BSE-SEM图像和EDS能谱分析结果分别见图1和表2。对于MEC-SiC样品（图1a），其微观结构主要由分布均匀的SiC颗粒组成，其中含有丰富的铪（Hf）、锆（Zr）和钛（Ti），这一点通过EDS分析在点2得到证实，表明形成了MEC相。同样，在其他分析点也观察到了MEC相的形成。结论
本研究系统地研究了20体积% SiC增强的中熵碳化物（MEC-SiC）、中熵硼化物（MEB-SiC）及其双相复合材料（67MEC–33MEB–SiC和33MEC–67MEB–SiC）在800°C至1400°C静态空气中的高温氧化行为。研究结果为理解这些中熵超高温陶瓷（UHTC）复合材料的氧化行为、相变及氧化层的稳定性提供了基础。
CRediT作者贡献声明
Kubra Gurcan Bayrak：撰写初稿、验证、监督、方法论设计、实验研究、概念构建。Burak Demir：方法论设计、实验研究。Levent Koroglu：撰写初稿、方法论设计。Ozge Nur Umutlu：方法论设计
利益冲突声明
? 作者声明以下可能构成潜在利益冲突的财务利益/个人关系：Ozge Nur Umutlu表示获得了土耳其科学技术研究委员会的财政支持。如果还有其他作者，他们声明自己没有其他可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
本研究得到了土耳其科学技术研究委员会（TüB?TAK）2209-A本科生研究项目支持计划（项目编号：1919B012223157）的资助。作者感谢陶瓷研究中心在TG-DTA分析方面提供的帮助。
