[发明专利]一种陶瓷及其制备方法

说明书

一种陶瓷及其制备方法，其中，陶瓷包括：稀土元素和金属元素；所述稀土元素和所述金属元素的摩尔比为1:1；所述稀土元素包括镝、镱、钬、钇和钆；所述金属元素为铌，或者所述金属元素为铌和钽。本申请的技术方案采用5种不同稀土元素与铌或铌和钽，制成的稀土钽铌酸盐陶瓷和铌酸盐陶瓷不仅硬度高，韧性得到较大的提高，克服了高硬度与高韧性之间的矛盾。

技术领域

本发明涉及高熵陶瓷技术领域，特别涉及一种陶瓷及其制备方法。

背景技术

“高熵”是近年来出现的新的材料设计理论，目前已成为材料研究领域的一大热点，其概念最初由高熵合金发展而来。随着研究的不断深入，高熵的概念逐渐拓展到其他材料中，高熵陶瓷就是其中一种，高熵陶瓷是近些年出现的一种新型陶瓷，目前研究较少，但高熵陶瓷因为它的独特特点受到研究人员关注，高熵陶瓷属于多主元高熵材料，是基于“多元高混乱度”的设计思想而提出的新型材料，具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗磨损和良好的高温热稳定性等优点，目前在很多领域表现抢眼，如在超高温上，高耐腐蚀性能上，还有能源等方面有极大的运用价值。

高熵陶瓷的研究最早可追溯到2015年，由于研究时间较短，目前高熵陶瓷的制备方法还处于探索阶段，现在制备高熵陶瓷的方法主要有：喷雾造粒法；磁控溅射的方法；球磨法结合热处理；高能球磨法和放电等离子体相结合的方法等等；但是这些方法制备的陶瓷往往致密性不够，陶瓷在受力时容易产生裂纹，并且硬度高的材料往往韧性不好，而韧性好的材料硬度较低。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种具有高硬度和高韧性的高熵陶瓷及其制备方法。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种陶瓷，包括：稀土元素和金属元素；所述稀土元素和所述金属元素的摩尔比为1:1；所述稀土元素包括镝、镱、钬、钇和钆；所述金属元素为铌，或者所述金属元素为铌和钽。

进一步地，所述金属元素为所述铌和所述钽；；所述铌与所述钽的摩尔比范围为2:8～8:2。

进一步地，所述金属元素为所述铌和所述钽；所述稀土元素、所述铌与所述钽的摩尔比为5:2.5:2.5。

进一步地，所述镝、镱、钬、钇与钆的摩尔比为1:1:1:1:1。

本发明的另一方面提供了一种陶瓷的制备方法，用于制备上述陶瓷，包括：将含有预定摩尔比的原材料的混合溶液逐滴滴入氨水中，得到沉淀胶体；对所述沉淀胶体进行离心处理，得到沉淀物；对所述沉淀物干燥处理；将干燥后的沉淀物研磨成粉末；将所述粉末预结晶烧结；将预结晶烧结后的粉末再次研磨过筛后压制，得到致密块；对所述致密块高温烧结，得到陶瓷。

进一步地，所述含有预定摩尔比的原材料的混合溶液的制备方法包括：称取预定摩尔比的含有稀土元素的原材料粉末，用去离子水溶解，得到溶解液；称取预定含量的五氯化铌，或五氯化铌与五氯化钽用无水乙醇混合，得到混合液；将所述溶解液和所述混合液混合，搅拌均匀得到混合溶液。

进一步地，所述稀土元素粉末包括DyCl₃﹒6H₂O、YbCl₃﹒6H₂O、HoCl₃﹒6H₂O、Y(NO₃)₃﹒6H₂O、GdCl₃﹒6H₂O。

进一步地，所述氨水的PH值>10。

进一步地，所述干燥处理的干燥温度为80～110℃，时间为12～24h。

进一步地，所述预结晶烧结的烧结温度为1000～1200℃，烧结时间为5～10h。