[发明专利]一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B2

说明书

本发明公开了一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体及其制备方法，该制备方法包括：（1）称取HfO₂粉、TiO₂粉、Nb₂O₅粉、Ta₂O₅粉、B₄C粉以及C粉混合作为原料，通过研磨得到混合粉末；（2）将步骤（1）得到的混合粉末进行烧结，烧结过程中通惰性气体，烧结完成后进行冷却，最终得到所述(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体。本发明所述方法不仅工艺简单、生产成本低，而且合成的粉体晶粒细小、分布均匀、纯度高，且氧含量低于0.53wt%。这些优点使得该方法具有发展成大规模工业生产的潜力。

技术领域

本发明涉及属于高熵材料制备技术领域，具体涉及一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体及其制备方法。

背景技术

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合金的概念。与传统合金相比，高熵合金具有更高的比强度、抗断裂能力、抗拉强度、抗腐蚀及抗氧化特性。受高熵合金概念的启发，高熵陶瓷作为一种新的陶瓷材料因具有潜在的优异性能在近年来受到广泛关注。目前研究的高熵陶瓷主要包含高熵氧化物，碳化物，氮化物以及硼化物。其中，高熵硼化物因具有高的硬度和熔点以及良好的耐蚀性、生物相容性和电化学性能，在超高温、生物医学和能源等领域具有广阔的发展潜力。高熵硼化物陶瓷粉体的合成对于高熵硼化物陶瓷的制备和应用至关重要。然而，目前国内外对于高熵硼化物陶瓷粉体的合成方法报道较少。

文献：“Liu D,Wen T,Ye B,Chu Y.Synthesis of superfine high-entropymetal diboride powders.Scripta Mater.2019；167:110-114.”介绍了一种高熵硼化物陶瓷粉体的制备方法。该方法将HfO₂、ZrO₂、TiO₂、Nb₂O₅和Ta₂O₅五种氧化物粉体与B粉均匀混合后在1700℃反应得到(Hf,Zr,Ta,Nb,Ti,)B₂高熵陶瓷粉体。该方法不仅制备的高熵陶瓷粉体晶粒尺寸较大(310 nm)且分布不均匀(200-450nm)，而且经测试所合成的高熵硼化物含氧量高(2.06wt.％)，纯度较低，因此该方法合成的粉体烧结活性低，较难得到致密度高纯度高的高熵陶瓷。这些缺点严重限制了该方法的推广和应用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体及其制备方法，该方法以HfO₂粉、TiO₂粉、Nb₂O₅粉、Ta₂O₅粉、B₄C粉和C粉为原料，在较低温度下通过硼/碳热还原反应直接成功制备出成分均匀且晶粒细小的(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体。该方法不仅工艺简单，而且制备的(Hf,Ta,Nb,Ti,)B₂高熵陶瓷粉体晶粒细小且分布均匀，纯度高，氧含量低。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

一种(Hf,Ta,Nb,Ti)B₂高熵陶瓷粉体的制备方法，该方法包括步骤：

(1)称取TiO₂粉、HfO₂粉、Nb₂O₅粉、Ta₂O₅粉、B₄C和C粉混合作为原料，通过研磨得到混合粉末；