[发明专利]一种高熵碳化物陶瓷粉体及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高熵碳化物陶瓷粉体及其制备方法和应用。本发明的高熵碳化物陶瓷粉体的制备方法包括以下步骤：1)将金属氧化物粉体和碳粉混合进行研磨，得到混合粉体；2)将混合粉体平铺在石墨加热元件上，再用碳纸将混合粉体覆盖和固定，再置于保护气氛中进行电场烧结，即得高熵碳化物陶瓷粉体。本发明的高熵碳化物陶瓷粉体具有组分空间巨大、纯度高、金属元素分布均匀、氧杂质含量极低等优点，且其制备方法具有操作简单、升降温速度快、反应时间极短、设备要求低、工艺流程简单、成本低、对环境无污染等优点，适合进行大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及高熵陶瓷粉体材料技术领域，具体涉及一种高熵碳化物陶瓷粉体及其制备方法和应用。

背景技术

高熵陶瓷材料具有优异的热物理化学性能和巨大的性能调控空间，其成为了近年来陶瓷领域的研究热点，被视为能够解决传统陶瓷材料性能瓶颈问题的关键材料。目前，高熵陶瓷材料主要包括高熵氧化物、高熵硼化物、高熵碳化物和高熵氮化物等。

高熵碳化物陶瓷作为新一代超高温陶瓷材料，相比于传统的碳化物陶瓷，其具有更高的硬度和模量、良好的抗氧化性能以及较低的热导率等一系列优良特性，展现出在极端环境下的极大发展潜力。高品质粉体的合成是制备高性能高熵碳化物陶瓷材料的基础，而目前高熵碳化物陶瓷粉体大多是通过固相反应法、碳热还原法、熔盐合成法等方法制备，这些方法普遍存在设备要求高、制备周期长、能源消耗大、环境污染大等问题，且制备的高熵碳化物陶瓷粉体还存在组分空间小、元素分布不均、杂质含量高等问题，严重限制了高品质高熵碳化物粉体的开发和应用。

因此，开发一种高熵碳化物陶瓷粉体的快速制备方法，并制备出具备组分空间巨大、纯度高、金属元素分布均匀、氧杂质含量低等优点的高熵碳化物陶瓷粉体具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵碳化物陶瓷粉体及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种高熵碳化物陶瓷粉体的制备方法包括以下步骤：

1)将金属氧化物粉体和碳粉混合进行研磨，得到混合粉体；所述金属氧化物粉体由WO₃粉体、Ta₂O₅粉体、HfO₂粉体、MoO₃粉体、Nb₂O₅粉体、ZrO₂粉体、Cr₂O₃粉体、V₂O₅粉体、TiO₂粉体中的至少四种组成；

2)将混合粉体平铺在石墨加热元件上，再用碳纸将混合粉体覆盖和固定，再置于保护气氛中进行电场烧结，即得高熵碳化物陶瓷粉体。

优选的，步骤1)所述金属氧化物粉体由WO₃粉体、Ta₂O₅粉体、HfO₂粉体、MoO₃粉体、Nb₂O₅粉体、ZrO₂粉体、Cr₂O₃粉体、V₂O₅粉体、TiO₂粉体中的至少四种按照金属元素等摩尔比混合而成。

优选的，步骤1)所述金属氧化物粉体中金属原子的总物质的量与碳粉的物质的量的比为1:1。