[發明專利]一種高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010724840.8
• 申請日: 2020-07-24
• 公開（公告）號: CN111943682B
• 公開（公告）日: 2022-07-05
• 發明（設計）人: 郭偉明;張巖;張威;許亮;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;B26D1/00;C04B35/64
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 彭玉婷

1.一種高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷的制備方法，其特征在于，包括如下具體步驟：

S1. 將金屬氧化物HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Cr₂O₃、TiO₂與B₄C和石墨粉與溶劑和球磨介質進行混合10~24h，干燥后得到混合粉體；

S2. 將混合粉體模壓成坯體，在真空條件下熱處理，以5~20℃/min的升溫速率升溫至1400~1600℃熱處理0.5~2h，經研磨過篩，制得(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂織構化高熵陶瓷粉末；

S3. (Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂織構化高熵陶瓷粉末放入石墨模具中，采用放電等離子燒結以100~400℃/min速率升溫至1000~1400℃時充保護氣氛，再以100~400℃/min速率升溫至1800~2200℃，加壓10~100MPa煅燒1~30min，制得(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂織構化高熵陶瓷；所述織構化高熵陶瓷的分子式為(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂，其中，0.1≤x≤1，0.1≤y≤1，0.1≤z≤1，0.1≤n≤1，0.1≤m≤1，且滿足x+y+z+n+m=1；所述織構化高熵陶瓷的相對密度99%，硬度為32~45GPa，斷裂韌性為5~12MPa·m^1/2，所述陶瓷的晶粒長度為4~6μm，寬度為1~2μm，長寬比值為2~6，織構度為0.1~1；所述陶瓷經1200~1600℃熱處理1~4h后的重量變化率為0.3~1%。

2.根據權利要求1所述的高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述溶劑為乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

3.根據權利要求1所述的高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Cr₂O₃、TiO₂、B₄C和石墨粉的純度均為99.0~99.9wt%，所述HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Cr₂O₃、TiO₂、B₄C和石墨粉的粒徑均為0.1~10μm。

4.根據權利要求1所述的高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S1中所述HfO₂、ZrO₂、Cr₂O₃或TiO₂與石墨粉、B₄C的摩爾比均為(1~10)：(1~10)：(1~10)，所述石墨粉、B₄C與Ta₂O₅的摩爾比為(1~20)：(1~10)：(1~10)。

5.根據權利要求1所述的高韌性耐氧化的織構化高熵陶瓷的制備方法，其特征在于，步驟S2中所述織構化高熵陶瓷粉末的粒徑為0.1~1μm，所述織構化高熵陶瓷粉末中的氧含量為1~5wt%，所述織構化高熵陶瓷粉末中的碳含量為0.1~1wt%。