北工大最新成果：本征增韧计算指导高熵碳化物成分设计

高熵碳化物陶瓷（HECs）因其优异的高温性能成为极端环境服役的重要候选材料，但强共价键导致的本征脆性制约其工程应用。北京工业大学宋晓艳教授团队以(ZrVNbTa)C为基体，通过第一性原理计算和实验验证，系统研究了不同过渡金属碳化物（TiC、HfC、Mo2C、WC）固溶对其本征韧性的影响机制。研究发现，WC固溶能有效降低体系的广义层错能（γusf），促进部分位错滑移，从而提升韧性；而TiC和HfC则相反。电子结构分析表明，WC固溶通过减弱Me-C键的共价性，降低电子局域化程度，减少净电荷，进而降低位错滑移势垒。实验制备的(ZrVNbTaW)C断裂韧性达3.2±0.2 MPa·m1/2，显著高于基体（2.8±0.1 MPa·m1/2），纳米压痕测试也证实其塑性变形能力增强。该研究为高韧性HECs的成分设计提供了理论指导。