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名称 : 揭示了化学无序对高熵碳化物陶瓷耐辐照性能的影响
发表日期 : 2024-07-14
摘要 :

Ultra-high temperature ceramics (UHTCs) hold great potential as structural materials in advanced nuclear reactors that operate in harsh environments characterized by high temperatures and irradiation doses. In this

study, we explore the accumulation and evolution of irradiation-induced defects in high-entropy ceramics

composed of multiple principal components derived from binary UHTCs, aiming to optimize their irradiation

performance. Our results based on ab initio calculations reveal that high-entropy mixing of different transition

metals within the cation sublattice only has a minor impact on the irradiation defect evolution compared with

ZrC. However, significant improvement in defect recovery is observed when chemical disorder is introduced to

the anion sublattice to form high-entropy carbonitride ceramics. By examining the defect energetics and kinetics,

we propose a parameter, that is, the recombination energy barrier of the Frenkel pair defects, to dictate the

irradiation tolerance of rocksalt high-entropy ceramics, which is in stark distinction with other ceramics such as

MAX phases, pyrochlores, and spinels. We further establish a correlation between the recombination barrier and

formation enthalpy, suggesting that formation enthalpy can be used as a key indicator in rocksalt ceramics for

composition design to improve their irradiation tolerance.

网址 : https://doi.org/10.1016/j.actamat.2024.120187
领域 : 陶瓷
出版公司 : Elsevier Ltd.
出版国家 : US
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重点项目名称 : 开发非球面光学透镜热弯模具用高性能高熵碳化物陶瓷
项目所属数据集 : 高硬高韧HECC服役性能评估数据集

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