[发明专利]一种高熵陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明属于陶瓷材料技术领域，公开了一种高熵陶瓷及其制备方法和应用。该高熵陶瓷分子式为(Me1_aMe2_bMe3_cMe4_dMe5_eMe6_fMe7_gMe8_h)B₂，其中0.1≤a≤0.9，0.1≤b≤0.9，0.1≤c≤0.9，0.1≤d≤0.9，0.1≤e≤0.9，0.1≤f≤0.9，0≤g≤0.9，0≤h≤0.9且a+b+c+d+e+f+g+h＝1；Me1‑Me8为Hf、Mo、Zr、Nb、Ti、V、W、Cr、Ta中的任意6～8种；该高熵陶瓷是将金属氧化物HfO₂、MoO₃、ZrO₂、Nb₂O₅、TiO₂、V₂O₅、WO₃、Cr₂O₃、Ta₂O₅中的任意6～8种和B₄C、碳粉加入溶剂经球磨混合得到混合粉体，经压模后所得坯体升温至1400～1600℃，采用放电等离子烧结将所得高熵粉体升温至1000～1400℃时充入保护气氛，然后升温至1900～2100℃，加压10～100MPa煅烧制得。高熵陶瓷的相对密度＞98％，硬度为35～40GPa，热导率为0.1～1W/(mK)。

技术领域

本发明属于陶瓷材料技术领域，更具体地，涉及一种高熵陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

“高熵”是近年来出现的新的材料设计理论，目前已成为材料研究领域的一大热点，其概念最初由高熵合金发展而来。高熵陶瓷是一种无机非金属材料，一般由4种以上的等比例或近等比例金属元素和若干种非金属元素结合而成的单相陶瓷材料。

高熵陶瓷具有高强度、硬度、优异的耐磨性、优异的耐高温强度、良好的结构稳定性和良好的耐蚀性和抗氧化性。由于组分的增加，用于探索和发现新材料的组合空间大大增加，但是大多数成分不会形成均一的单相。

高熵陶瓷由于组分的增加，陶瓷体系的构型熵增加，导致其吉布斯自由能下降，使得陶瓷体系更为稳定，性能表现出优异的稳定性。另外，由于各种原子随机分布在晶格点阵中，每个原子周围的环境以及占位均不一样，使得晶格内部有更多的晶格畸变和缺陷，滑移困难，性能提高。已报道文献中多为4元或5元的高熵陶瓷，6元及6元以上的高熵陶瓷少见报道。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足和缺点，提供一种高熵陶瓷。该陶瓷具有超多组元，均一固溶体相、组元稳定、硬度高及热导率低的优点。

本发明另一目的在于提供上述高熵的陶瓷的制备方法。

本发明再一目的在于提供上述高熵的陶瓷的应用。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：