[發明專利]一種具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201910040601.8
• 申請日: 2019-01-16
• 公開（公告）號: CN109678523B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 郭偉明;張巖;吳利翔;張威;林華泰
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/66;C04B35/64
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述高熵陶瓷的分子式為（Hf_xZr_yW_zMo_nTi_m）B₂，其中，0x1，0y1，0z1，0n1，0m1；且滿足x+y+z+n+m=1；所述高熵陶瓷是將HfO₂、ZrO₂、WO₃、MoO₃、TiO₂和無定型硼粉為原料粉體，加入溶劑和球磨介質進行混合，干燥后得到混合粉體，將混合粉體模壓制成的混合粉末坯體，在真空條件下進行熱處理，先升溫至800~1200℃保溫Ⅰ，再升溫至1400~1600℃保溫Ⅱ，經研磨過篩制得（Hf_xZr_yW_zMo_nTi_m）B₂超高溫高熵陶瓷粉末，再采用放電等離子燒結將超高溫高熵陶瓷粉末升溫至1000~1400℃時充入保護氣氛，然后升溫至1800~2200℃煅燒制得；所述HfO₂、ZrO₂、WO₃、MoO₃和TiO₂的純度均≥99.9%，所述HfO₂、ZrO₂、WO₃、MoO₃和TiO₂的粒徑均為1~2μm；所述陶瓷在1000~1500℃熱處理后重量變化率為0.3~0.5%；硬度為28~42GPa，斷裂韌性為5~10MPa·m^1/2，室溫抗彎強度為800~1500MPa，1000~1600℃的高溫強度為800~1500MPa。

2.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述高熵陶瓷的分子式為（Hf_xZr_yW_zMo_nTi_m）B₂，其中，0.1≤x≤0.9，0.1≤y≤0.9，0.1≤z≤0.9，0.1≤n≤0.9，0.1≤m≤0.9，且滿足x+y+z+n+m=1。

3.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述陶瓷的相對密度98%。

4.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述的超高溫高熵陶瓷粉末（Hf_xZr_yW_zMo_nTi_m）B₂的純度99.0-99.9wt%，所述的超高溫高熵陶瓷粉末的粒徑為0.1~1μm，所述的超高溫高熵陶瓷粉末的氧含量為0.1~0.5wt%。

5.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述溶劑為乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

6.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述保護氣氛為N₂或Ar。

7.根據權利要求1所述的具有高溫強度和硬度的高熵陶瓷，其特征在于，所述升溫至800~1200℃和升溫至1400~1600℃時的速率均為5~20℃/min，所述保溫Ⅰ和保溫Ⅱ的時間均為0.5~2h；所述煅燒的時間為1~30min，所述煅燒的壓力為10~100MPa，所述升溫至1800~2200℃時的升溫的速率為100~400℃/min。