[發明專利]一種高性能（VNbTaMoW）C高熵碳化物陶瓷及其制備方法

在審

• 申請號: 202011448224.0
• 申請日: 2020-12-09
• 公開（公告）號: CN112441837A
• 公開（公告）日: 2021-03-05
• 發明（設計）人: 李賽賽;常兵;李明暉;陳若愚;高青青
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: C04B35/56
• 分類號: C04B35/56;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 合肥順超知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 徐文恭

本發明屬于高熵陶瓷技術領域，尤其涉及一種高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制備方法，該制備方法包括：按設計組分，稱取五氧化二釩微粉、五氧化二鈮微粉、五氧化二鉭微粉、三氧化鉬微粉、三氧化二鎢微粉和活性碳微球作為原料；采用無水乙醇為介質，對原料進行球磨，干燥后得到成分均勻的混合物；將混合物進行熱壓燒結，制備高熵碳化物陶瓷。本發明采用活性碳微球作為碳源，具有生產成本低、制備工藝簡單等優點，且碳微球良好的分散性及高活性等均有利于其在基質中的分散及還原反應的進行；使用該方法所制備的高熵碳化物陶瓷具有良好的力學性能、高致密度、高純度及低導熱等特點。

技術領域

本發明屬于高熵陶瓷技術領域，尤其涉及一種高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制備方法。

背景技術

高熵碳化物具有高硬度、高強度、高耐磨性、高力學性能及低導熱等特點，在在航空航天、機械、冶金等領域有著廣泛的應用前景。目前人們關于高熵的研究主要集中在合金領域，對于高熵陶瓷的研究較少，而高熵陶瓷具有高熱導，高熔點，較好的耐蝕性，良好的生物相容性以及良好的電化學性能等，在超高溫、生物醫學和能源等領域具有較大發展潛力一般來說，常用的制備高熵碳化物陶瓷的方法有碳化物相互固溶、元素反應燒結機氧化物還原等。

公開號為CN111039677A的專利說明書中公開了一種單相結構多組元高熵過渡金屬碳化物陶瓷的制備方法，采用五種或五種以上IVB,VB和VIB族過渡金屬碳化物粉末按等摩爾比進行高能球磨、酸處理、高溫氫氣還原，采用高熔點材料包裹后進行預壓，在4～8GPa，1000～1800℃的溫壓條件下燒結成單相結構多組元高熵過渡金屬碳化物陶瓷塊體材料。該方法所合成的產物成分單一且具有良好的機械性能，但是該工藝工程較復雜。

公開號為CN110407213A的專利說明書中公開了一種(Ta,Nb,Ti,V)C高熵碳化物納米粉體及其制備方法，以Ta粉、Nb粉、Ti粉、V粉、C粉和KCl研磨混合和通入Ar氣高溫燒結制備高熵碳化物陶瓷。該方法有效降低了所合成高熵碳化物粉體的粒徑，但是由于金屬粉體和C粉的粒徑較大，影響元素直接燒結反應制備產物的元素分布不均勻性；因此，金屬氧化物碳熱還原法成為制備高熵陶瓷的主要方法。

現有技術中，采用碳熱還原反應制備高熵碳化物陶瓷的主要碳源有鱗片石墨、無定形碳粉、有機碳源等。然而鱗片石墨和無定形碳粉的粒徑較大，且鱗片石墨的片狀結構及無定形碳粉的不規則形貌使其在體系中難以分散，進而影響產物的均勻性及致密度；而有機碳源在反應過程中，不同溫度下的殘炭率不同，使得體系中的碳含量不同，最終影響碳熱還原反應的進行。因此，碳源在一定程度上限制了高熵碳化物陶瓷的燒結工藝及產物性能，需要從碳源入手，進一步改進高熵碳化物陶瓷的制備工藝。

發明內容

本發明的目的在于克服傳統技術中存在的上述問題，提供一種高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制備方法，使用該方法所制備的高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷具有良好的力學性能、高致密度、高純度及低導熱等特點。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明是通過以下技術方案實現：

一種高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷，按質量份計，其所用原料包括五氧化二釩微粉0.5-2份、五氧化二鈮微粉0.5-2份、五氧化二鉭微粉0.5-2份、三氧化鉬微粉0.5-2份、三氧化二鎢微粉0.5-2份和活性碳微球5-15份。

進一步地，上述高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷中，其所用原料包括五氧化二釩微粉1份、五氧化二鈮微粉1份、五氧化二鉭微粉1份、三氧化鉬微粉1份、三氧化二鎢微粉1份和活性碳微球10份。

進一步地，上述高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷中，所述五氧化二釩微粉、五氧化二鈮微粉、五氧化二鉭微粉、三氧化鉬微粉和三氧化二鎢微粉各自的純度≥99％，粒徑≤5μm。