[发明专利]一种高熵锆酸盐陶瓷及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高熵锆酸盐陶瓷及其制备方法，高熵锆酸盐陶瓷具有单一相结构,其化学分子式为(CaSrBa)ZrO₃。本发明首先通过行星球磨将CaZrO₃、SrZrO₃和BaZrO₃粉体进行湿磨混合，然后将混合均匀的原料在旋转蒸发器中充分干燥，最后对混合均匀的原料分别进行烧结实现高熵陶瓷块体的制备。本发明首次成功合成出了高熵锆酸盐陶瓷(CaSrBa)ZrO₃，通过多项技术表征，合成的高熵锆酸盐陶瓷(CaSrBa)ZrO₃具有较高的致密度和硬度，以及低于三种原料的热导率。

技术领域

本发明属于陶瓷材料及其制备技术领域，具体而言，涉及一种高熵锆酸盐陶瓷及其制备方法。

背景技术

2004年，Yeh等人首次突破传统合金体系的束缚，提出高熵合金的概念，由五种或五种主元以上呈等原子比或接近等原子比组成的多主元合金，合金中每种元素的原子百分比在5%-35%之间。高熵合金具有热力学上的高熵效应、结构上的晶格畸变效应、动力学上的缓慢扩散效应和性能上的“鸡尾酒”效应，这些效应使得高熵合金展示出优异的耐磨性、高强度、高温下热稳定性好、良好的断裂抵抗性等特点。

新型合金设计的策略取得了空前的成功，基于高熵的理念，研究者们开始了高熵陶瓷的研究。在文献“Entropy-stabilized oxides[J], Nature Communications, 2015,6: 1-8.”中，Rost等人成功制备了具有优异介电性能的高熵氧化物陶瓷(Co,Cu,Mg,Ni,Zn)O，开启了高熵陶瓷的制备之路。在文献“High-entropy metal diborides: A new classof high-entropy materials and a new type of ultrahigh temperature ceramics[J], Scientific Reports, 2016, 6: 2-11.”中，Gild等人制备出六种新型超高温高熵硼化物陶瓷。在文献“Processing and properties of high-entropy ultra-hightemperature carbides[J], Scientific Reports, 2018, 8: 1-12.”中，Castle等人制备了可用于超高温领域的两种高熵碳化物陶瓷(Hf,Ta,Zr,Ti)C和(Hf,Ta,Zr,Nb)C，大大丰富了超高温陶瓷的种类。

高熵陶瓷目前主要的问题有烧结样品致密度低，存在第二相，制备不出纯相、接近理论密度的块体材料使得性能测试出现偏差，因为不能真实的反映高熵陶瓷的本征性能，为高熵陶瓷的应用带来困难。而且，目前还没有高熵锆酸盐陶瓷制备的相关报道，这也是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

为了解决上述现有技术的不足和缺点，同时弥补高熵锆酸盐陶瓷的研究空白，丰富高熵材料体系，本发明提供了一种高熵锆酸盐陶瓷及其制备方法。本发明制备的高熵锆酸盐陶瓷具有均一固溶体相、组元稳定、致密度高、硬度高和热导率低等特点。

有鉴于此，本发明提出了一种高熵锆酸盐陶瓷，高熵锆酸盐陶瓷具有单一相结构；其化学分子式为(CaSrBa)ZrO₃。

根据本发明的第二方面，提出了制备了高熵锆酸盐陶瓷(CaSrBa)ZrO₃的方法，包括以下步骤：

（1）将三种锆酸盐CaZrO₃、SrZrO₃和BaZrO₃粉体按照摩尔比例为1：1：1，配成混合粉料；

（2）在步骤（1）中混合粉料中加入无水乙醇，用氧化球球磨混合成悬浊液；

（3）将步骤（2）中悬浊液干燥后研磨，过筛，得到待烧粉体；