[發明專利]一種非化學計量比硼化鈦及利用該非化學計量比硼化鈦制備的高熵硼化物陶瓷

有效

• 申請號: 202110906691.1
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113416078B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發明（設計）人: 王明智;鄒芹;趙玉成;梁鵬杰;翟新宣;寧泱錦;劉樹通
• 申請（專利權）人: 燕山大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622;C04B35/645
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 范盈;李玉娜

1.一種高熵硼化物陶瓷，其特征在于，組元中含有非化學計量比硼化鈦，所述非化學計量比硼化鈦的化學式為TiB_X，其中1≤X≤1.8，所述硼化鈦為單一密排六方晶體結構，還包含與所述TiB_X等摩爾質量的TiB₂、TaB₂、NbB₂、VB₂、HfB₂、MoB₂、WB₂、ZrB₂中的兩種或兩種以上的組合，所述高熵硼化物陶瓷中含有Ti、Zr、Nb、V、Hf、Ta、Mo、W中的三種或三種以上過渡族金屬原子。

2.如權利要求1所述的一種高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述非化學計量比硼化鈦的制備方法包括以下步驟：

（1）將＜10 μm的Ti粉與TiB₂粉按摩爾比1:1~9混合，在氬氣環境下與磨球一起裝入球磨罐中；

（2）將步驟（1）得到的球磨罐安裝至球磨機上，進行球磨反應后停機，在氬氣環境下開罐取出，獲得硼化鈦。

3.如權利要求2所述的一種高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述步驟（1）中磨球為不銹鋼或硬質合金，球磨罐為不銹鋼或硬質合金，球料比為10~20:1。

4.如權利要求2所述的一種高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述步驟（2）中球磨機包括行星式球磨機，球磨反應時間為20~60小時。

5.如權利要求1所述的一種高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述高熵硼化物陶瓷為單相單一的共價鍵密排六方晶體結構，通過機械合金化和燒結過程制備得到，燒結溫度為1500~1900℃。

6.一種如權利要求1-5任一項所述的高熵硼化物陶瓷的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）混配：稱取等摩爾質量的TiB_X和具有密排六方結構的共價鍵二硼化物進行均勻混合，在充滿氬氣的手套箱中與磨球一同密封于球磨罐中；

具有密排六方結構的共價鍵二硼化物為TiB₂、TaB₂、NbB₂、VB₂、HfB₂、MoB₂、WB₂、ZrB₂中的兩種或兩種以上組合；

（2）混合料制備：將步驟（1）得到的球磨罐安裝至球磨機上，經球磨后，在氬氣環境下停機，取出混合料；

（3）預壓成型：將混合料裝入模具中預壓成型，保持壓力5~10 min后，泄壓、脫模，制備成坯料；

（4）熱壓燒結：將坯料裝入模具中，放入燒結機上進行熱壓燒結，再自然冷卻至60 ℃以下取出，得到樣品。

7.如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中磨球為不銹鋼或硬質合金，球磨罐為不銹鋼或硬質合金，球料比10~20:1。

8. 如權利要求6所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中球磨時間為20~60小時；所述步驟（3）中預壓成型的條件為：室溫，壓力100~200 MPa；所述步驟（4）中熱壓燒結的工藝參數為：燒結腔體為真空或氬氣氣氛，真空度3×10¹~3×10^-3Pa，燒結機壓力30~50 MPa，燒結溫度1500~1900 ℃，保溫時間10~30 min。