[发明专利]一种高熵氧化物陶瓷的制备方法

说明书

本发明公开了一种高熵氧化物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：步骤1：按照金属原子摩尔比为1:1:1:1或1:1:1:1:1的比例分别称取4种或5种以下金属氧化物粉体；氧化物粉体包括：MgO、ZnO、NiO、CuO、CaO、CoO、ZrO₂、CeO₂、Al₂O₃、Gd₂O₃、La₂O₃、Er₂O₃、Y₂O₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、CaCO₃；步骤2：对步骤1中称取的粉体进行球磨、烘干、造粒；步骤3：将造粒后的粉体进行压制成型，得到生坯；步骤4：将步骤3得到的生坯热处理；步骤5：将步骤4热处理后的生坯升温达到预设温度，对试样施加预设电场强度的电场，出现闪烧后电源由恒压状态转变为恒流状态，在预设电流密度下保温1～60 min，随后淬冷即可得到所需高熵氧化物陶瓷；本发明采用闪烧制备高熵氧化物陶瓷，显著降低烧结温度和缩短烧结时间。

技术领域

本发明涉及陶瓷材料制备技术领域，具体涉及一种高熵氧化物陶瓷的制备方法。

背景技术

高熵陶瓷材料指三种以上金属元素和1种非金属元素组成的具有单一晶体结构的陶瓷材料。其中，各金属元素的摩尔百分数基本一致。目前，已有报道的高熵陶瓷主要包括高熵氧化物、高熵硼化物、高熵碳化物和高熵硅化物。高熵陶瓷材料因具有较高的熵值，具有较大晶格畸变，显示了独特的力学、电学和光学性能。

目前制备高熵氧化物陶瓷的方法一般是固相烧结，将二元氧化物粉末混合并在高温下烧结，让原子发生充分的扩散和混合。但是，这种固相烧结一般需要较长的时间；例如，利用MgO、NiO、CoO、CuO、ZnO等粉体在1000^oC条件下合成Mg_0.2Ni_0.2Co_0.2Cu_0.2Zn_0.2O需要12小时[C.M. Rost, E. Sachet, T. Borman, et al., Entropy-stabilized oxides, Nat.Commun. 6 (2015) 8485.]。此外，雾化喷雾热解、火焰喷雾热解及反共沉淀法也用于合成高熵氧化物粉体[A. Sarkar, R. Djenadic, N.J. Usharani, et al., Nanocrystallinemulticomponent entropy stabilised transition metal oxides, J. Eur. Ceram.Soc. 37(2) (2017) 747-754.]。雾化喷雾热解、火焰喷雾热解具有合成时间短、快速淬冷等优势，适合合成高熵氧化物粉体。但是上述方法仅适用于合成高熵氧化物粉体，不适用于高熵氧化物陶瓷的制备。

发明内容

本发明提供一种制备工艺简单、烧结温度低、烧结时间短的高熵氧化物陶瓷的制备方法。

本发明采用的技术方案是：一种高熵氧化物陶瓷的制备方法，包括以下步骤：

步骤1：按照金属原子摩尔比为1:1:1:1或1:1:1:1:1的比例分别称取4种或5种以下金属氧化物粉体；氧化物粉体包括：MgO、ZnO、NiO、CuO、CaO、CoO、ZrO₂、CeO₂、Al₂O₃、Gd₂O₃、La₂O₃、Er₂O₃、Y₂O₃、Fe₂O₃、Co₃O₄、CaCO₃；

步骤2：对步骤1中称取的粉体进行球磨、烘干、造粒；