前　　言高熵碳化物陶瓷作为高熵材料体系中的重要分支，近年来在航空航天热防护系统、核反应堆结构部件、高速切削工具及新能源装备等关键领域展现出巨大的应用潜力。高熵碳化物的出现，突破了传统单一主元陶瓷在高温强度、热稳定性、抗氧化性、抗辐照性等方面的性能瓶颈，为先进陶瓷材料的创新发展提供了全新思路。系统总结高熵碳化物的制备与连接技术，对推动我国新一代高端装备制造自主可控具有重要的意义。高熵碳化物陶瓷于2018 年被首次制备并公开报道，至今相关研究虽已取得显著进展，但其在可控制备与可靠连接方面仍面临诸多挑战。一方面，高熵碳化物粉体合成与块体烧结工艺复杂、成本高，制约了其规模化应用；另一方面，陶瓷组元体系复杂、高构型熵结构稳定等特点使其连接难度大，且界面结合强度低、残余应力集中等问题突出，严重限制了其作为结构材料的工程化进程。因此，系统梳理从材料设计、制备到连接全链条的关键科学与技术问题，成为推动该领域从实验室走向工程应用的迫切需求。本书围绕;高熵碳化物陶瓷制备与连接技术这一主题，系统构建了从基础理论到工艺实践的知识体系。全书共分为6 章，内容涵盖高熵材料的起源与发展、高熵陶瓷的分类、高熵碳化物陶瓷的结构性能、高熵碳化物陶瓷多种制备技术（包括粉体合成、涂层与块体制备）、形成机理与性能调控、扩散连接与钎焊连接两大核心连接技术及其界面调控策略，最后对未来研究方向与产业化前景进行了展望。各章节之间逻辑紧密、层层递进，旨在帮助读者建立系统而深入的专业认知。本书由杨振文总体策划，王颖承担审核工作，牛士玉与韩英负责资料汇编。第1 章由杨振文、韩英、刘子雨与涂林甫撰写，第2 章由牛士玉撰写，第3 章由孙孔波与牛士玉撰写，第4 章与第5 章由王颖、杨振文、木瑞洁、雍臻与张冬雪撰写，第6 章由杨振文与韩英撰写。衷心感谢所在科研团队、学校及出版社在本书编写过程中给予的全力支持与专业指导。在审稿之际，许多兄弟院校和同行对书稿提出了很多宝贵意见，并对全书进行了全面而细致的审核，在此诚表感谢。本书主要面向材料科学与工程领域的科研人员、相关行业的工程师，以及高等院校相关专业高年级本科生、研究生，可作为从事材料设计、制备与连接技术研究人员的专业参考书，也可作为高熵陶瓷方向的入门教材。我们希望本书能够为我国高熵陶瓷材料的研究与人才培养提供有力的理论支撑与实践指南，进一步推动该领域的技术创新与产业升级。由于编者水平有限，书中难免存在疏漏与不足之处，恳请广大读者不吝指正。作　者

本书系统构建了高熵碳化物陶瓷从设计理论、制备路线、成分调控，到连接方法、界面反应、性能调控的完整体系，涵盖熵碳化物粉体合成、块体烧结等核心制备技术。书中深入解析了多主元协同、晶格畸变、元素迟滞扩散与缺陷工程在调控力学、热学与化学性能中的作用机制，重点讨论了扩散连接与钎焊连接中界面反应、残余应力与结构可靠性的形成规律。

高熵碳化物陶瓷因具备超高熔点、高硬度、强抗氧化性及优异的辐照稳定性，已成为航空航天热防护、核反应堆结构材料及极端环境装备的关键候选材料。本书系统总结了高熵碳化物陶瓷从设计理论、制备路线、成分调控，到连接方法、界面反应及性能调控的完整体系。内容涵盖粉体合成、块体烧结等核心制备技术，并深入解析多主元协同、晶格畸变、元素迟滞扩散与缺陷工程在调控力学、热学与化学性能中的作用机制。同时，本书重点讨论扩散连接与钎焊连接中界面反应、残余应力与结构可靠性的形成规律。最后结合典型应用场景，对其在高超声速飞行器、核能系统与能源转换领域的工程化前景和未来可设计化、智能制造趋势进行展望，为科研与工程人员提供系统而前沿的参考框架。本书可供从事材料制备及连接的科研人员、工程技术人员使用，也可供高校相关专业师生参考。

杨振文，上海交通大学机械与动力工程学院教授/博导，天津大学材料科学与工程学院兼职教授/博导，从事异种材料连接与增材制造方面的研究，2022年获国家优青项目资助；以第一/通讯作者身份在Adv Funct Mater、ACS Appl Mater Interfaces等期刊发表SCI论文100余篇，主持国家重点研发项目、国家自然科学基金以及科工局专项等国家和省部级项目18项，获国家教学成果二等奖、天津市自然科学二等奖、河南省科技进步特等奖等科技奖励5项。

目　　录前言第1章　绪论 ?????????????????????????11.1　高熵材料的起源与发展 21.1.1　高熵材料的起源 ?????????????????????????.21.1.2　高熵效应理论 ??????????????????????????.51.1.3　高熵材料的发展 ?????????????????????????.61.2　高熵陶瓷的分类 71.2.1　高熵氧化物陶瓷 ?????????????????????????.81.2.2　高熵硼化物陶瓷 ????????????????????????.101.2.3　高熵碳化物陶瓷 ????????????????????????.111.2.4　其他高熵陶瓷材料 ???????????????????????.131.3　高熵碳化物陶瓷的结构性能 151.3.1　晶体结构 ???????????????????????????.151.3.2　物理特性 ???????????????????????????.151.3.3　化学特性 ???????????????????????????.161.3.4　功能特性 ???????????????????????????.181.3.5　典型高熵碳化物体系 ??????????????????????.181.3.6　潜在工程应用背景 ???????????????????????.21参考文献 22第2章　高熵碳化物陶瓷的制备技术 ?????????????????292.1　高熵碳化物的粉体合成 302.1.1　固相反应法 ??????????????????????????.302.1.2　机械合金化法 ?????????????????????????.312.1.3　液相反应法 ??????????????????????????.312.1.4　脉冲放电诱导转化法 ??????????????????????.322.1.5　其他方法 ???????????????????????????.352.2　高熵碳化物的涂层制备 362.2.1　磁控溅射 ???????????????????????????.362.2.2　等离子喷涂 ??????????????????????????.372.2.3　多弧离子镀 ??????????????????????????.382.3　高熵碳化物的块体制备 382.3.1　放电等离子烧结 ????????????????????????.392.3.2　热压烧结 ???????????????????????????.392.3.3　无压烧结 ???????????????????????????.422.3.4　其他烧结方法 ?????????????????????????.432.4　本章小结 47参考文献 48第3章　高熵碳化物陶瓷的形成机理与性能调控 ???????????????. 533.1　高熵陶瓷高熵相的形成 543.1.1　固溶形成及机理 ????????????????????????.543.1.2　反应形成 ???????????????????????????.703.2　高熵陶瓷的致密化原理及影响因素 713.2.1　致密化原理 ??????????????????????????.713.2.2　致密化影响因素 ????????????????????????723.3　高熵碳化物陶瓷的性能调控 763.3.1　工艺优化 ???????????????????????????763.3.2　引入碳空位 ??????????????????????????933.3.3　合金元素掺杂 ?????????????????????????943.3.4　第二相增韧 ??????????????????????????953.4　本章小结 100参考文献 100第4章　高熵碳化物陶瓷的扩散连接技术 ???????????????1094.1　扩散连接技术 1104.1.1　扩散连接的定义及原理 ?????????????????????1104.1.2　工艺参数对扩散连接接头的影响 ?????????????????1154.1.3　辅助中间层对扩散连接质量的作用 ????????????????1194.2　高熵碳化物陶瓷的直接扩散连接 1234.2.1　连接温度对（HfZrTiTaNb）C 直接扩散连接接头界面的影响 ?????1234.2.2　（HfZrTiTaNb）C 直接扩散连接接头的力学性能和断裂模式 ?????1234.3　软性中间层辅助高熵碳化物陶瓷扩散连接 1254.3.1　金属Ni 辅助连接（HfZrTiTaNb）C 接头的界面结构和力学性能 ????1254.3.2　Ni 中间层厚度对（HfZrTiTaNb）C 接头残余应力的影响 ???????1304.3.3　（HfZrTiTaNb）C 与纯金属Ni 的扩散连接机理 ???????????1324.4　难熔中间层原位合金化辅助高熵碳化物陶瓷扩散连接 1344.4.1　Nb 中间层原位合金化加速液相产生的控制策略 ??????????1344.4.2　Nb 中间层原位合金化辅助扩散连接（HfZrTiTaNb）C ????????1364.4.3　Nb 中间层辅助连接（HfZrTiTaNb）C 接头的力学性能和失效机制 ???1414.5　本章小结 145参考文献 146第5章　高熵碳化物陶瓷的钎焊连接技术 ???????????????1495.1　钎焊连接技术 1505.1.1　钎焊连接的定义及特征 ?????????????????????1505.1.2　固_ 液界面润湿行为对钎焊接头的影响 ??????????????1515.1.3　固_ 液界面反应对钎焊接头的影响 ????????????????1585.2　液态合金在高熵碳化物陶瓷上的润湿行为 1615.2.1　纯金属在（HfZrTiTaNb）C 陶瓷上的润湿性 ????????????1615.2.2　微量元素对液态Ni 在（HfZrTiTaNb）C 陶瓷上润湿性的影响 ?????1655.2.3　Ti_Ni_xNb 液态合金在（HfZrTiTaNb）C 陶瓷上的润湿性 ???????1675.2.4　FeCoCrNi 液态合金在（HfZrTiTaNb）C 陶瓷上的润湿性 ???????1745.3　高熵碳化物陶瓷同质材料的钎焊连接 1815.3.1　Ti_Ni_20Nb 中间层钎焊连接（HfZrTiTaNb）C 陶瓷 ?????????1815.3.2　Ti_Zr_Ni_Cu 中间层钎焊连接（VNbTaMoW）C 陶瓷 ?????????1925.3.3　钎焊工艺对接头组织性能的影响 ?????????????????1995.3.4　高熵效应对碳化物陶瓷钎焊连接过程的影响规律 ??????????2055.4　高熵碳化物陶瓷与金属异质材料的钎焊连接 2125.4.1　Ti_Ni_20Nb 钎焊（HfZrTiTaNb）C/Nb 接头的界面组织和性能 ?????2125.4.2　Ti_Zr_Ni_Cu 钎焊（HfZrTiTaNb）C/Nb 接头的界面组织和性能 ????2205.4.3　金属侧元素溶解对接头界面结构成形的作用机制 ??????????2275.5　高熵碳化物陶瓷钎焊连接的界面反应调控 2375.5.1　异种材料钎焊界面反应的调控方法 ????????????????2375.5.2　高熵颗粒增强复合钎料辅助（VNbTaMoW）C 钎焊 ?????????2435.5.3　构筑全高熵连接结构辅助（HfZrTiTaNb）C 钎焊 ??????????2555.5.4　反应增强全高熵结构辅助（HfZrTiTaNb）C 钎焊 ??????????2645.6　本章小结 275参考文献 276第6章　未来展望与研究方向 ??????????????????2876.1　多尺度结构一体化制造技术 2886.2　极端环境原位表征技术突破 2896.3　高熵碳化物产业化挑战 290