[发明专利](HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法

说明书

本发明涉及一种(HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法，通过高能球磨法将五种面心立方(FCC)碳化物粉体制成陶瓷粉体，然后采用放电等离子方法实现高熵陶瓷块体的制备，能够在1700℃‑2350℃温度范围内实现陶瓷的快速烧结，获得具有单相面心立方(FCC)结构的高熵陶瓷。本发明解决了(HfTaZrTiNb)C高熵块体陶瓷的制备问题，通过严格控制放电等离子烧结炉或热压炉参数，并通过XRD进行表征，最终获得具有FCC结构的高熵陶瓷，丰富了陶瓷材料体系。

技术领域

本发明属于高熵化合物材料的制备方法，涉及一种(HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法。

背景技术

高熵陶瓷是最近出现的一种新型陶瓷，该种陶瓷的出现丰富了陶瓷体系。20世纪90年代末中国台湾清华大学叶均蔚教授提出了高熵的概念，并将其定义为元素种类≥ 5，没有主导元素，并且所有元素的含量在5％-35％之间。高熵陶瓷粉体经过烧结可获 得稳定的固溶相。到目前为止，人们关于高熵的研究主要集中在合金领域，对于高熵 陶瓷的研究较少，而高熵陶瓷具有高热导，高熔点，较好的耐蚀性，良好的生物相容 性以及良好的电化学性能等，在超高温、生物医学和能源等领域具有较大发展潜力。

由于高熵陶瓷研究较少，关于高熵陶瓷的的制备方法仍处于探索阶段，文献“Anew class of high-entropy perovskite oxides[J].Scripta Materialia 2018,104:116-120.”采用球磨法结合热处理制备氧化物高熵陶瓷，但其致密度较低。文献“Multicomponent equiatomic rare earth oxides[J].2017,5:102-109.”采用喷雾造粒的方法制备均匀性较好的氧化物高熵陶瓷，但该方法所用原料为硝酸盐，存在一定危险性，且制备产量较低，因此应用受到限制。由于碳化物在空气中容易氧化，所以无法直接采用上述两种方法。文献“High-Entropy Metal Diborides:A New Class of High-EntropyMaterials and a New Type of Ultrahigh Temperature Ceramics[J].ScientificReports,2016,6:37946.”采用高能球磨法和放电等离子体相结合的方法制备了硬度较高以及在短时间内具有较好抗氧化性的高熵硼化物陶瓷，虽然该方法在硼化物上得到了应用，但很少有人将其应用在高熵碳化物的制备上。文献“Characterization of multi-principal-element(TiZrNbHfTa)N and (TiZrNbHfTa)C coatings for biomedicalapplications.[J].Journal of the Mechanical Behavior of Biomedical Materials,2012,10(10):197.”采用磁控溅射的方法制备出了高熵碳化物薄膜，但无法实现块体陶瓷的制备，该方法极大限制了高熵碳化物陶瓷的应用。因此，本发明旨在通过高能球磨结合放电等离子体或热压烧结获得高熵碳化物块体陶瓷。

高能球磨法是一种使粉末经受反复的变形、冷焊、破碎，从而使粉体达到原子级别固溶的方法。靠着球磨过程中磨料与磨球，磨料与磨料之间相互复杂的作用，粉体比表面积迅速增大，缺陷大幅上升，获得巨大的表面能。处于亚稳态粉体有效的降低了块体烧结温度。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种(HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法，采用高能球磨的方法，可以显著降低高熵陶瓷的烧结温度，能够在1700-2350℃温度范围内实现陶瓷的快速烧结。

技术方案