The boron-rich boron carbide materials have been traditionally synthesized by adding boron powder to B4C material and subjecting it to hot pressing sintering for materials composition containing 8.8–20 at. % carbon in boron (composition range of B10.4C to B4C). Our study explores a synthesis route for B10C starting from high-purity boron and carbon and direct conversion under high pressure and high temperature (HPHT) conditions of 2000 °C and 6–8 GPa. Synthesis was verified via x-ray diffraction analysis, showing the conversion of the high-purity boron and carbon powder mixture into a hexagonal B10C structure (R-3m space group) with lattice parameters of a = b = 5.6115 Å and c = 12.197 Å. The concentration of boron was measured through x-ray photoelectron spectroscopy, confirming the B10C ratio. The measured nanoindentation mean hardness of B10C was 40 GPa. Raman spectroscopy of the HPHT synthesized sample shows characteristic vibrational breathing modes of boron icosahedron and an additional intense band at a vibrational frequency of 380 cm−1. This Raman band, which appears notably weaker in earlier studies and B4C samples, is assigned to the linear chain of B–B–B and attributed to the maximal incorporation of boron within the hexagonal structure.

We report on a novel TaNbZrHfTi-based high entropy alloy (HEA) which demonstrates distinctive dual-phase superconductivity. The HEA was synthesized under high pressures and high temperatures starting from a ball milled mixture of elemental metals in a large-volume Paris–Edinburgh cell with P ≈ 6 GPa and T = 2300 K. The synthesized HEA is a phase mixture of BCC (NbTa)0.45(ZrHfTi)0.55 with Tc1 = 6 K and FCC (NbTa)0.04(ZrHfTi)0.96 with Tc2 = 3.75 K. The measured magnetic field parameters for the HEA are lower critical field, Hc1(0) = 31 mT, and a relatively high upper critical field, Hc2(0) = 4.92 T. This dual-phase system is further characterized by the presence of a second magnetization peak, or the fishtail effect, observed in the virgin magnetization curves. This phenomenon, which does not distort the field-dependent magnetization hysteresis loops, suggests intricate pinning mechanisms that could be potentially tuned for optimized performance. The manifestation of these unique features in HEA superconductivity reinforces phase-dependent superconductivity and opens new avenues in the exploration of novel superconducting materials.

We investigated the effects of increased boron content on the resistance to non-hydrostatic stress-induced (NHSI) local amorphous zones in boron-rich boron carbide (BxC) compounds. Using high pressure Raman spectroscopy, we subjected B4.3C, B6.4C, and B10.4C to pressures up to 50 GPa and monitored their responses. Our results show that higher boron content delays the onset of NHSI local amorphous zone formation, shifting it from 35 GPa in B4.3C to approximately 50 GPa in B10.4C. This enhanced resistance is attributed to a reduction in the formation of the B12(CCC) polytype, which is susceptible to amorphization, and the greater flexibility of B–B–B chains. Furthermore, alternative mechanisms, such as boron vacancy-driven C–C bond formation, provide additional insights into defect-mediated structural changes that may influence the amorphization process. These findings highlight the dual role of boron content and defect mechanisms in improving the structural stability of BxC materials under extreme environments.