[发明专利]一种致密超硬的高熵硼化物陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述高熵硼化物陶瓷(M1_xM2_yM3_zM4_nM5_m)B₂是先将金属氧化物、B₄C和石墨粉加入溶剂和球磨介质进行混合，干燥后得到混合粉体，将混合粉体模压制成坯体，在真空条件下进行热处理，先升温至800～1200℃保温Ⅰ，再升温至1400～1600℃保温Ⅱ，经研磨过筛制得(M1_xM2_yM3_zM4_nM5_m)B₂高熵硼化物陶瓷粉末，所述氧化物为HfO₂、ZrO₂、Nb₂O₅、Ta₂O₅、Cr₂O₃、TiO₂或MoO₃中的任意五种，0.1≤x≤1，0.1≤y≤1，0.1≤z≤1，0.1≤n≤1，0.1≤m≤1，且满足x+y+z+n+m＝1；采用放电等离子烧结将上述高熵陶瓷粉末升温至1000～1400℃时充入保护气氛，然后升温至1800～2200℃煅烧制得；所述金属氧化物、B₄C和石墨粉的纯度均为99.0～99.9wt％，所述金属氧化物、B₄C和石墨粉的粒径均为0.1～10μm；所述石墨粉、B₄C与金属氧化物HfO₂、ZrO₂、Cr₂O₃或TiO₂中的任意一种的摩尔比均为(1～10)：(1～10)：(1～10)，所述石墨粉、B₄C与金属氧化物Nb₂O₅或Ta₂O₅中的任意一种的摩尔比均为(1～20)：(1～10)：(1～10)，所述石墨粉、B₄C与MoO₃的摩尔比为(1～20)：(1～10)：(1～20)。

2.根据权利要求1所述的致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述陶瓷粉末的粒径为0.1～1μm；所述陶瓷粉末中的氧含量为1～5wt％，所述陶瓷粉末中的碳含量为0.1～1wt％。

3.根据权利要求1所述的致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述高熵硼化物陶瓷的相对密度98％，硬度为32～45GPa，断裂韧性3～10MPa·m^1/2，碳含量为0.1～1wt％。

4.根据权利要求1所述的致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述石墨粉、B₄C与金属氧化物HfO₂、ZrO₂或TiO₂的摩尔比均为9：6：2，所述石墨粉、B₄C与金属氧化物Nb₂O₅或Ta₂O₅的摩尔比均为14：6：5，所述石墨粉、B₄C与Cr₂O₃的摩尔比为4：6：5，所述石墨粉、B₄C与MoO₃的摩尔比为19：6：10。

5.根据权利要求1所述的致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述溶剂为乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

6.根据权利要求1所述的所述的致密超硬的高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述保护气氛为N₂或Ar。