Acta Materialia：MAB(MoAlB和Fe2AlB2)的缺陷行为和耐辐射性与MAX相对比

一、文章概述

MAB相是一类新型的层状三元材料，它已经表现出了许多突出的性能。在这里，文章结合实验表征和第一性原理计算，研究了MoAlB和Fe2AlB2单相的缺陷演化和辐射耐受性。作者发现，在150°C和300°C时，Fe2AlB2比MoAlB更耐受辐射诱导的非定态。结果可以用MoFrenkel对在MoAlB中是不稳定的来解释，因此，辐照的MoAlB预计具有显著浓度的MoAl抗位点，即使在300°C下也很难退火。文章发现，对辐射诱导的非定态的耐受性低于MAX相，但与碳化硅相当。然而，在相同的辐照条件下，MAB相并没有表现出在MAX相中观察到的辐射诱导开裂。这项研究表明，MAB相可能是一类很有前途的涉及辐射的材料。

二、图文导读

图1.(a)MoAlB和(b)Fe2AlB2的超胞（2×2×2）示意图。间隙的不同部位用红点表示。

MoAlB与Cmcm空间群为正交，fe2AlB2与Cmmm空间群为正交。与MAX相的层状结构类似，MAB相具有一个由铝层(s)交错的金属硼化物亚晶格。

图2.A）为未辐照的MoAlB、Fe2AlB2、Ti2AlC、Ti3SiC2和碳化硅的XRD。B）在通量为1.5×1017离子cm−2的情况下，Fe2AlB2、MoAlB、Ti2AlC、Ti3SiC2和碳化硅的辐射剂量和dpa与深度的分布。

图3.MoAlB(上行）和Fe2AlB2(下行）的TEM和HRTEM图像，在150℃（左列）照射下7.5×1016ions•cm−2，在150℃（中间列）照射下1.5×1016ions•cm−2，在300℃（右列）照射下1.5×1016ions•cm−2，表面顶部的浅色薄带是由电子沉积沉积的Pt保护层，然后是在FIB期间由离子沉积沉积的较厚、深色的Pt保护层。

图4.在150°C低剂量、150°C高剂量和300°C高剂量下，MoAlB、Fe2AlB2、Ti2AlB2、Ti3SiC2MAX相和CVD碳化硅的SEM图像。所有扫描电镜图像中的刻度条都是相同的。

图5.(a)MoAlB和(b)Fe2AlB2的化学势图，突出的区域表示在不沉淀其他相的情况下形成的化学势范围。

图6.碳化硅（上行）、MAX相Ti2AlC（中间行）和Ti3SiC2（下行）的TEM图像，在150℃（左列）照射下7.5×1016ions•cm−2，在150℃（中间列）照射下1.5×1016ions•cm−2，在300℃（右列）照射下1.5×1016ions•cm−2，红圈区域的区域轴为相关的SAED模式中的标记。入射光束垂直于样品的表面。表面顶部的浅色薄带是由电子沉积沉积的Pt保护层，然后是在FIB期间由离子沉积沉积的较厚、深色的Pt保护层。

三、全文总结

综上所述，在MoAlB中，MoI不能在晶格中形成，相反，它被期望产生许多MoAl反位点。由于VMo的高迁移能(5.27eV)，这些抗位点不能被轻易去除。相比之下，Fe2AlB2中的所有缺陷预计都将在150°C和300°C下退火。我们还对CVD碳化硅、MAX相Ti2AlC和Ti3SiC2进行了辐射研究。MAX相表明，它们在所有辐照条件下都能耐受辐射诱导的非晶态，而CVD碳化硅则表现出与Fe2AlB2相似的趋势。特别是，碳化硅在1.5×1017离子cm−2的150°C照射下被非晶化，并在其他条件下保持结晶。实验还表明，MAX相表现出辐射诱导的裂纹，而在MAB相中没有发现。研究指出，单抗相是一类很有前途的材料，可应用于涉及辐射和潜在腐蚀的环境中（如本文介绍中所述）。理论上已经预测，需要进一步的研究来探索这些材料在恶劣环境中的充分应用潜力。

文章链接：

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

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