[发明专利]一种纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料及其制备方法

说明书

一种纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料及其制备方法，属于高熵陶瓷领域。纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料的制备方法包括：依据各元素在名义化学式中所占的原子比例，称取各初始原料的所需质量，然后将各初始原料混合均匀，压缩成型，将得到的素坯置于反应腔体中，保持压力为1‑25GPa，温度为800‑2000℃进行高温高压相变及烧结，获得纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料，利用制备方法的改进获得高致密且具有单一物相的超硬、超强、高断裂韧性的纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料。

技术领域

本申请涉及高熵陶瓷领域，具体而言，涉及一种纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料及其制备方法。

背景技术

一直以来，科学家都努力寻找比钻石/金刚石更硬、热稳定性更好的材料。高熵陶瓷(HECs)由于具有热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应与高稳定性、动力学上的迟滞扩散效应、以及性能上的“鸡尾酒”效应，而受到国内外学者的广泛关注。对过渡金属硼化物高熵陶瓷材料而言，由于其具有很强的B-B共价键特征，因此利用常规的陶瓷材料制备方法，其主要面临的挑战为很难制备出高致密度的单一物相的硼化物陶瓷块体材料，从而使其硬度、强度以及断裂韧性等性能受限。

发明内容

本申请提供了一种纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料及其制备方法，其能够利用制备方法的改进，获得高致密度且具有单一物相的纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料，有效提高纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料的硬度、强度以及断裂韧性等性能。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料的制备方法，纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料包括：(Zr_0.25Nb_0.25Ti_0.25Hf_0.25)B₂、(Zr_0.2Ti_0.2Nb_0.2Hf_0.2Mo_0.2)B₂、(Zr_0.2Ti_0.2Nb_0.2Hf_0.2Ta_0.2)B₂、(Zr_0.2Ti_0.2Hf_0.2Mo_0.2Ta_0.2)B₂、(Re_0.25W_0.25Mo_0.25Ta_0.25)B₂、(Re_0.25Os_0.25W_0.25Mo_0.25)B₂、(Re_0.2Os_0.2W_0.2Mo_0.2Ta_0.2)B₂、(Re_0.2Os_0.2W_0.2Mo_0.2Cr_0.2)B₂高熵陶瓷材料中的任一种。

制备方法包括：

依据各元素在名义化学式中所占的原子比例，称取各初始原料的所需质量，然后将各初始原料混合均匀，获得混合原料。

将混合原料压缩成型，获得素坯。

将素坯置于反应腔体中，保持压力为1-25GPa，温度为800-2000℃进行高温高压相变及烧结，获得纳/微米结构的纳/微米结构过渡金属硼化物高熵陶瓷块体材料。