一种高强韧二硼化物-碳化物复相高熵陶瓷的制备方法和应用.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114262229A(43)申请公布日2022.04.01(21)申请号202210003862.4(22)申请日2022.01.04(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人霍思嘉陈磊王玉金孔庆易周玉(74)专利代理机构哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司23213代理人侯静(51)Int.Cl.C04B35/58(2006.01)C04B35/56(2006.01)C04B35/622(2006.01)C04B35/64(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图5页(54)发明名称一种高强韧二硼化物-碳化物复相高熵陶瓷的制备方法和应用(57)摘要一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法和应用，它属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高强韧的二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷材料的制备方法和应用。本发明的目的是要解决现有单相高熵陶瓷材料烧结困难，致密度低和断裂韧性差，限制了其应用的问题。方法：制备二硼化物粉体和碳化钛的混合粉末；二、热压烧结。一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷在核反应堆和超高温领域中应用。本发明制备的复相陶瓷的致密度均大于97％，强度和韧性均得到显著提升，室温下陶瓷的硬度为35～40GPa，三点弯曲强度为800～1100MPa，断裂韧性为6～8MPa·m1/2。本发明可获得一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷。CN114262229ACN114262229A权利要求书1/1页1.一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于该制备方法是按以下步骤完成的：一、以二硼化锆、二硼化铪、二硼化铌、二硼化钽和碳化钛粉体为原料，采用高能球磨法混粉，得到混合粉末；步骤一中所述的二硼化锆、二硼化铪、二硼化铌和二硼化钽的摩尔比为1:1:1:1；二、将混合粉末置于模具中进行烧结，得到高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷。2.根据权利要求1所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合粉末中碳化钛粉体的摩尔分数为30％～70％。3.根据权利要求2所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤一中所述的混合粉末中碳化钛粉体的摩尔分数为50％。4.根据权利要求1或2所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤一中所述的二硼化锆、二硼化铪、二硼化铌、二硼化钽和碳化钛粉体的纯度均>99.0wt.％，粉体粒径D50均在0.1～10μm。5.根据权利要求1或2所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤一中所述的高能球磨法的工艺参数为：球料比为(10～100):1，球磨时间为10～40h，球磨机转速为200～600r/min；球磨罐和磨球材质为硬质合金。6.根据权利要求1所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤二中所述的烧结为热压烧结。7.根据权利要求6所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤二中热压烧结工艺为：先从室温升温至1500℃～1700℃，在1500℃～1700℃下保温0.5h～1h，保温结束后向炉体内通入惰性气体，在惰性气体气氛下升温至烧结温度1900℃～2000℃，在1900℃～2000℃和烧结压力为30MPa～50MPa的条件下保温时间0.5h～2h，升降温速率10℃/min～40℃/min。8.根据权利要求7所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于所述的惰性气体为氩气、氦气或氪气；所述的升温速率为10℃/min～40℃/min。9.根据权利要求1所述的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法，其特征在于步骤二中所述的高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的相对密度>97％，室温硬度为35GPa～40GPa，三点弯曲强度为800MPa～1100MPa，断裂韧性为6MPa·m1/2～8MPa·m1/2。10.如权利要求1～9任意一项所述的制备方法制备的一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的应用，其特征在于一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷在核反应堆和超高温领域中应用。2CN114262229A说明书1/6页一种高强韧二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷的制备方法和应用技术领域[0001]本发明属于陶瓷材料技术领域，具体涉及一种高强韧的二硼化物‑碳化物复相高熵陶瓷材料的制备方法和应用。背景技术[0002]近年来航空航天、机械、冶金、核能、化工及军工等领域发展迅速，对材料服役性能要求越来越苛刻，传统的单一材料难以满足使用需求。高熵陶瓷是最近出现的一种新型材料，是指具有五种或五种以上组元的