《表2 难熔金属元素及其碳化物的部分物理性质》

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《碳化物超高温陶瓷材料研究进展》

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在高熵陶瓷的研究中，通常四元碳化物作为五元及以上高熵陶瓷的简化版，可以更方便研究微观结构及性能机理。在研究高熵陶瓷的单相固溶形成过程中，发现固溶过程包含C的自熔合和金属的自熔合过程，其中C的自熔合只需要迁移能，而金属自熔合由于只能在最近邻金属空位形成时发生，因此既需要空位形成能又需要迁移能，通常在碳化物中，测量到的C自熔合系数往往比金属自熔合系数高几个数量级[70]，所以金属组分的自熔合速率和相互熔合速率将是形成完全混合的高熵碳化物相的主要限制因素。表2为Yu等[71]利用电子结构密度泛函理论计算的碳化物中金属空位形成能值，结果表明，Ta的空位形成能最低，其次是Nb，而Ti、Hf、Zr的空位形成能要高2～3倍。Elinor等[72]通过对比研究发现（Hf–Ta–Zr–Nb)C组分比（Hf–Ta–Zr–Ti)C组分更容易形成单相固溶体，根据试验结果及晶格参数、金属原子半径和熔点以及前人的研究经验[73]，将几种过渡金属相互扩散能力进行了排序，结果为Ta