一、文章概述

MAB相是一類新型的層狀三元材料，它已經(jīng)表現(xiàn)出了許多突出的性能。在這里，文章結(jié)合實(shí)驗(yàn)表征和第一性原理計(jì)算，研究了MoAlB和Fe2AlB2單相的缺陷演化和輻射耐受性。作者發(fā)現(xiàn)，在150°C和300°C時(shí)，F(xiàn)e2AlB2比MoAlB更耐受輻射誘導(dǎo)的非定態(tài)。結(jié)果可以用MoFrenkel對在MoAlB中是不穩(wěn)定的來解釋，因此，輻照的MoAlB預(yù)計(jì)具有顯著濃度的MoAl抗位點(diǎn)，即使在300°C下也很難退火。文章發(fā)現(xiàn)，對輻射誘導(dǎo)的非定態(tài)的耐受性低于MAX相，但與碳化硅相當(dāng)。然而，在相同的輻照條件下，MAB相并沒有表現(xiàn)出在MAX相中觀察到的輻射誘導(dǎo)開裂。這項(xiàng)研究表明，MAB相可能是一類很有前途的涉及輻射的材料。

二、圖文導(dǎo)讀

圖1.(a)MoAlB和(b)Fe2AlB2的超胞（2×2×2）示意圖。間隙的不同部位用紅點(diǎn)表示。

MoAlB與Cmcm空間群為正交，fe2AlB2與Cmmm空間群為正交。與MAX相的層狀結(jié)構(gòu)類似，MAB相具有一個(gè)由鋁層(s)交錯(cuò)的金屬硼化物亞晶格。

圖2.A）為未輻照的MoAlB、Fe2AlB2、Ti2AlC、Ti3SiC2和碳化硅的XRD。B）在通量為1.5×1017離子cm?2的情況下，F(xiàn)e2AlB2、MoAlB、Ti2AlC、Ti3SiC2和碳化硅的輻射劑量和dpa與深度的分布。

圖3.MoAlB(上行）和Fe2AlB2(下行）的TEM和HRTEM圖像，在150℃（左列）照射下7.5×1016ions?cm?2，在150℃（中間列）照射下1.5×1016ions?cm?2，在300℃（右列）照射下1.5×1016ions?cm?2，表面頂部的淺色薄帶是由電子沉積沉積的Pt保護(hù)層，然后是在FIB期間由離子沉積沉積的較厚、深色的Pt保護(hù)層。

圖4.在150°C低劑量、150°C高劑量和300°C高劑量下，MoAlB、Fe2AlB2、Ti2AlB2、Ti3SiC2MAX相和CVD碳化硅的SEM圖像。所有掃描電鏡圖像中的刻度條都是相同的。

圖5.(a)MoAlB和(b)Fe2AlB2的化學(xué)勢圖，突出的區(qū)域表示在不沉淀其他相的情況下形成的化學(xué)勢范圍。

圖6.碳化硅（上行）、MAX相Ti2AlC（中間行）和Ti3SiC2（下行）的TEM圖像，在150℃（左列）照射下7.5×1016ions?cm?2，在150℃（中間列）照射下1.5×1016ions?cm?2，在300℃（右列）照射下1.5×1016ions?cm?2，紅圈區(qū)域的區(qū)域軸為相關(guān)的SAED模式中的標(biāo)記。入射光束垂直于樣品的表面。表面頂部的淺色薄帶是由電子沉積沉積的Pt保護(hù)層，然后是在FIB期間由離子沉積沉積的較厚、深色的Pt保護(hù)層。

三、全文總結(jié)

綜上所述，在MoAlB中，MoI不能在晶格中形成，相反，它被期望產(chǎn)生許多MoAl反位點(diǎn)。由于VMo的高遷移能(5.27eV)，這些抗位點(diǎn)不能被輕易去除。相比之下，F(xiàn)e2AlB2中的所有缺陷預(yù)計(jì)都將在150°C和300°C下退火。我們還對CVD碳化硅、MAX相Ti2AlC和Ti3SiC2進(jìn)行了輻射研究。MAX相表明，它們在所有輻照條件下都能耐受輻射誘導(dǎo)的非晶態(tài)，而CVD碳化硅則表現(xiàn)出與Fe2AlB2相似的趨勢。特別是，碳化硅在1.5×1017離子cm?2的150°C照射下被非晶化，并在其他條件下保持結(jié)晶。實(shí)驗(yàn)還表明，MAX相表現(xiàn)出輻射誘導(dǎo)的裂紋，而在MAB相中沒有發(fā)現(xiàn)。研究指出，單抗相是一類很有前途的材料，可應(yīng)用于涉及輻射和潛在腐蝕的環(huán)境中（如本文介紹中所述）。理論上已經(jīng)預(yù)測，需要進(jìn)一步的研究來探索這些材料在惡劣環(huán)境中的充分應(yīng)用潛力。

文章鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.actamat.2020.07.002

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