[發明專利]一種高熵鋯酸鹽陶瓷及其制備方法

有效

• 申請號: 201911128134.0
• 申請日: 2019-11-18
• 公開（公告）號: CN110668811B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 李明亮;王海龍;張銳;周延春;邵剛;邱帥航;朱錦鵬;劉雯;范冰冰;盧紅霞;許紅亮
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: C04B35/48
• 分類號: C04B35/48;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 鄭州浩德知識產權代理事務所(普通合伙) 41130
• 代理人: 邊鵬

本發明涉及一種高熵鋯酸鹽陶瓷及其制備方法，高熵鋯酸鹽陶瓷具有單一相結構,其化學分子式為(CaSrBa)ZrO₃。本發明首先通過行星球磨將CaZrO₃、SrZrO₃和BaZrO₃粉體進行濕磨混合，然后將混合均勻的原料在旋轉蒸發器中充分干燥，最后對混合均勻的原料分別進行燒結實現高熵陶瓷塊體的制備。本發明首次成功合成出了高熵鋯酸鹽陶瓷(CaSrBa)ZrO₃，通過多項技術表征，合成的高熵鋯酸鹽陶瓷(CaSrBa)ZrO₃具有較高的致密度和硬度，以及低于三種原料的熱導率。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料及其制備技術領域，具體而言，涉及一種高熵鋯酸鹽陶瓷及其制備方法。

背景技術

2004年，Yeh等人首次突破傳統合金體系的束縛，提出高熵合金的概念，由五種或五種主元以上呈等原子比或接近等原子比組成的多主元合金，合金中每種元素的原子百分比在5%-35%之間。高熵合金具有熱力學上的高熵效應、結構上的晶格畸變效應、動力學上的緩慢擴散效應和性能上的“雞尾酒”效應，這些效應使得高熵合金展示出優異的耐磨性、高強度、高溫下熱穩定性好、良好的斷裂抵抗性等特點。

新型合金設計的策略取得了空前的成功，基于高熵的理念，研究者們開始了高熵陶瓷的研究。在文獻“Entropy-stabilized oxides[J], Nature Communications, 2015,6: 1-8.”中，Rost等人成功制備了具有優異介電性能的高熵氧化物陶瓷(Co,Cu,Mg,Ni,Zn)O，開啟了高熵陶瓷的制備之路。在文獻“High-entropy metal diborides: A new classof high-entropy materials and a new type of ultrahigh temperature ceramics[J], Scientific Reports, 2016, 6: 2-11.”中，Gild等人制備出六種新型超高溫高熵硼化物陶瓷。在文獻“Processing and properties of high-entropy ultra-hightemperature carbides[J], Scientific Reports, 2018, 8: 1-12.”中，Castle等人制備了可用于超高溫領域的兩種高熵碳化物陶瓷(Hf,Ta,Zr,Ti)C和(Hf,Ta,Zr,Nb)C，大大豐富了超高溫陶瓷的種類。

高熵陶瓷目前主要的問題有燒結樣品致密度低，存在第二相，制備不出純相、接近理論密度的塊體材料使得性能測試出現偏差，因為不能真實的反映高熵陶瓷的本征性能，為高熵陶瓷的應用帶來困難。而且，目前還沒有高熵鋯酸鹽陶瓷制備的相關報道，這也是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

為了解決上述現有技術的不足和缺點，同時彌補高熵鋯酸鹽陶瓷的研究空白，豐富高熵材料體系，本發明提供了一種高熵鋯酸鹽陶瓷及其制備方法。本發明制備的高熵鋯酸鹽陶瓷具有均一固溶體相、組元穩定、致密度高、硬度高和熱導率低等特點。

有鑒于此，本發明提出了一種高熵鋯酸鹽陶瓷，高熵鋯酸鹽陶瓷具有單一相結構；其化學分子式為(CaSrBa)ZrO₃。

根據本發明的第二方面，提出了制備了高熵鋯酸鹽陶瓷(CaSrBa)ZrO₃的方法，包括以下步驟：

（1）將三種鋯酸鹽CaZrO₃、SrZrO₃和BaZrO₃粉體按照摩爾比例為1：1：1，配成混合粉料；

（2）在步驟（1）中混合粉料中加入無水乙醇，用氧化球球磨混合成懸濁液；

（3）將步驟（2）中懸濁液干燥后研磨，過篩，得到待燒粉體；