[發明專利]一種超多元高熵陶瓷及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110025533.5
• 申請日: 2021-01-08
• 公開（公告）號: CN112679213B
• 公開（公告）日: 2022-11-04
• 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;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 彭玉婷

本發明屬于陶瓷材料技術領域，公開了一種超多元高熵陶瓷及其制備方法和應用。該高熵陶瓷的分子式為(Hf_xZr_yTa_zNb_aMo_bW_cV_dTi_eCr_f)B₂，其中0＜x＜1，0＜y＜1，0＜z＜1，0＜a＜1，0＜b＜1，0＜c＜1，0＜d＜1，0＜e＜1，0＜f＜1且滿足x+y+z+a+b+c+d+e+f＝1；將HfO₂、ZrO₂、Ta₂O₅、Nb₂O₅、MoO₃、WO₃、V₂O₅、TiO₂、Cr₂O₃和無定形硼粉加入有機溶劑中進行混合，干燥后將所得混合粉體制成坯體，真空條件下在1400～1600℃保溫，制得陶瓷粉末；采用放電等離子燒結將陶瓷粉末在1000～1400℃時充入保護氣氛，加壓10～100MPa，在1800～2200℃煅燒制得。該超多元高熵陶瓷的相對密度＞95％，硬度為32～45GPa，室溫強度1000～1500MPa。

技術領域

本發明屬于陶瓷材料技術領域，更具體地，涉及一種超多元高熵陶瓷及其制備方法和應用。

背景技術

高熵材料是一類新型的晶體固相材料，其中包含五種或更多的元素，由于其獨特的物理性質和潛在的應用前景，已經引起了研究者們極大的關注。迄今為止，許多研究都集中在高熵合金上，其具有優異的機械性能、耐腐蝕性和抗腐蝕性性能。與高熵合金相比，高熵陶瓷主要包括氧化物陶瓷，氮化物陶瓷，硫化物陶瓷、碳化物陶瓷、硼化物陶瓷和硅化物陶瓷。這些新發現的材料在電子或機械性能方面具有增強的特性。

碳化物，硼化物和氮化物的第四和第五組過渡金屬被認為是超高溫陶瓷，高熵超高溫陶瓷的新結構和力學性能的發展對擴大其作為結構部件的應用具有重要的意義。文獻報道已經成功制備了(Hf_0.2Zr_0.2Ta_0.2Nb_0.2Ti_0.2)B₂和(Hf_0.2Zr_0.2Mo_0.2Nb_0.2Ti_0.2)B₂五元高熵硼化物陶瓷系列，相對密度約為92％，維氏硬度相對于一元和二元金屬二硼化物高(高達22.5GPa)。可以預想隨著致密化程度的提高，可獲得更加優異的機械性能。且隨著組元的增多，高熵陶瓷中具有很多更多的位錯，因此促進其具有高機械特性，如強度、熱穩定性、高溫抗氧化性，高熵結構的穩定性主要由化學鍵之間的強作用力構成。迄今為止只報道過五元高熵陶瓷，六元及六元以上高熵陶瓷的制備與研究還未有報道。

發明內容

為了解決上述現有技術存在的不足和缺點，提供一種超多元高熵陶瓷。該陶瓷具有均一固溶體相的、高強度的、高硬度的超多元高熵陶瓷。

本發明另一目的在于提供上述超多元高熵陶瓷的制備方法。

本發明再一目的在于提供上述超多元高熵陶瓷的應用。

本發明的目的通過下述技術方案來實現：