[發明專利]一種過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷及其制備方法和應用有效
| 申請號： | 201910973986.3 | 申請日： | 2019-10-14 |
| 公開（公告）號： | CN110607473B | 公開（公告）日： | 2020-11-06 |
| 發明（設計）人： | 馬世卿;段一凡;楊云;王志;秦勝建;楊治剛;吳紅亞;張光磊 | 申請（專利權）人： | 石家莊鐵道大學 |
| 主分類號： | C22C29/04 | 分類號： | C22C29/04;C22C1/05;C22C1/10 |
| 代理公司： | 北京高沃律師事務所 11569 | 代理人： | 王術娜 |
| 地址： | 050043 河*** | 國省代碼： | 河北;13 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 過渡 金屬 氮化物 基高熵 金屬陶瓷 及其 制備 方法 應用 | ||
1.一種過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷，其特征在于，所述過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷由硬質相和粘結相的混合物經燒結得到，所述硬質相為過渡金屬碳氮化物基高熵陶瓷粉末，所述粘結相為高熵合金粉末；
所述硬質相包括金屬主元和非金屬主元，所述金屬主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五種或者五種以上元素組成；所述非金屬主元由C和N組成；所述硬質相金屬主元中不同金屬元素的物質的量相同；
所述粘結相由Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Ru、Sc、Y、La、Ce、Pr、Er和Sm中的五種或者五種以上元素組成；
所述硬質相的制備方法選自以下兩種并列方法：
(ii)將金屬主元對應的鹽、碳源和水混合后，依次進行濃縮和干燥處理，得到前驅體粉末；再將所述前驅體粉末進行熱處理，所述熱處理在氮氣氣氛中進行，得到過渡金屬碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(iii)將金屬主元對應的鹽、碳源和水混合后，進行水熱反應，然后將水熱反應產物進行熱處理，所述熱處理在氮氣氣氛中進行，得到過渡金屬碳氮化物高熵陶瓷粉末；
所述(ii)和(iii)中熱處理的溫度獨立地為1400～1800℃，熱處理的時間獨立地為0.5～4h。
2.根據權利要求1所述的過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷，其特征在于，所述硬質相和粘結相的混合物中粘結相的質量分數為5～35％。
3.根據權利要求1所述的過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷，其特征在于，所述(iii)中水熱反應的溫度為160～240℃，時間為4～16h。
4.權利要求1～3任一項所述過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷的制備方法，包括以下步驟：
將硬質相和粘結相依次經球磨混合、制粒、壓制、燒結和冷卻處理，得到過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷；
所述硬質相的制備方法選自以下兩種并列方法：
(ii)將金屬主元對應的鹽、碳源和水混合后，依次進行濃縮和干燥處理，得到前驅體粉末；再將所述前驅體粉末進行熱處理，所述熱處理在氮氣氣氛中進行，得到過渡金屬碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(iii)將金屬主元對應的鹽、碳源和水混合后，進行水熱反應，然后將水熱反應產物進行熱處理，所述熱處理在氮氣氣氛中進行，得到過渡金屬碳氮化物高熵陶瓷粉末；
所述(ii)和(iii)中熱處理的溫度獨立地為1400～1800℃，熱處理的時間獨立地為0.5～4h。
5.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述球磨混合的球料比為4～12:1，球磨的介質為無水乙醇和/或丙酮，球磨混合的時間為24～72h。
6.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述燒結的溫度為1350～1500℃，燒結的時間為0.5～4h。
7.根據權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述壓制的壓力為150～250MPa，壓制的時間為10s～30s。
8.權利要求1～3任一項所述過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷或者權利要求4～7任一項所述方法制備得到的過渡金屬碳氮化物基高熵金屬陶瓷在陶瓷刀具中的應用。
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