[发明专利]一种稀土硼碳陶瓷材料及其制备方法

说明书

一种稀土硼碳陶瓷材料及其制备方法，属于陶瓷材料技术领域。一种稀土硼碳陶瓷材料，其化学式为：(RE1_x1RE2_x2…REn_xn)B₂C₂。其中3≤n≤17，x1+x2+…+xn＝1，RE1、RE2、…、REn均为不同的稀土元素。本申请以3～17种不同的稀土元素替代三元稀土硼碳陶瓷材料中的一种稀土元素，能够使稀土硼碳陶瓷材料的物理和机械性能提高。制备方法包括：在惰性气体保护下将混合的粉末状的至少三种稀土氧化物、粉末状的氧化硼和粉末状的石墨升温至1500～2500℃，保温时间≥10min。制备方法简便，制得的陶瓷材料粉体纯度较高，且原料成本较低。

技术领域

本申请涉及陶瓷材料技术领域，具体而言，涉及一种稀土硼碳陶瓷材料及其制备方法。

背景技术

三元稀土硼碳陶瓷材料即REB₂C₂(RE包括但不限于Sc,Y,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)，是三元稀土硼碳化合物庞大家族中的一大类别。其晶体结构可以描述为RE片层与B₂C₂在c轴方向上交替堆垛而成。部分报道REB₂C₂家族中的YB₂C₂具有优异的损伤容限及可加工性能。YB₂C₂在2180℃热处理条件下仍然可以稳定存在，说明这类材料有可能具有很好的耐超高温性能。因此，REB₂C₂在航空航天、核材料、燃料电池、电子信息、超高温结构件等高新技术领域都有广泛的应用前景。

发明内容

本申请提供了一种稀土硼碳陶瓷材料及其制备方法，其相较于REB₂C₂的三元稀土硼碳陶瓷材料具有更优异的物理和机械性能。

本申请的实施例是这样实现的：

在第一方面，本申请示例提供了一种稀土硼碳陶瓷材料，其化学式为：(RE1_x1RE2_x2…REn_xn)B₂C₂。

其中3≤n≤17，x1+x2+…+xn＝1，RE1、RE2、…、REn均为不同的稀土元素。

在上述技术方案中，本申请以3～17种不同的稀土元素替代三元稀土硼碳陶瓷材料中的一种稀土元素，能够使稀土硼碳陶瓷材料的物理和机械性能提高。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第一种可能的示例中，上述稀土元素包括La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Sc或Y。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第二种可能的示例中，上述x1＝x2＝…＝xn。

在上述示例中，当x1＝x2＝…＝xn时，稀土硼碳陶瓷材料为高熵稀土硼碳陶瓷材料。

结合第一方面，在本申请的第一方面的第三种可能的示例中，上述陶瓷材料为四方结构的单相陶瓷。

第二方面，本申请提供一种上述稀土硼碳陶瓷材料的制备方法，其包括：在惰性气体保护下将混合原料升温至1500～2500℃，保温时间≥10min。

其中，混合原料包括粉末状的至少三种稀土氧化物、粉末状的氧化硼和粉末状的石墨。

在上述技术方案中，本申请的制备方法简便，制备得到的陶瓷材料粉体纯度较高，且原料成本较低，制得的陶瓷材料物理和机械性能较好。

结合第二方面，在本申请的第二方面的第一种可能的示例中，上述至少三种稀土氧化物、氧化硼和石墨的摩尔比为0.7～1.2：1.8～2.2：12～14。