[发明专利]一种高性能（VNbTaMoW）C高熵碳化物陶瓷及其制备方法

说明书

本发明属于高熵陶瓷技术领域，尤其涉及一种高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制备方法，该制备方法包括：按设计组分，称取五氧化二钒微粉、五氧化二铌微粉、五氧化二钽微粉、三氧化钼微粉、三氧化二钨微粉和活性碳微球作为原料；采用无水乙醇为介质，对原料进行球磨，干燥后得到成分均匀的混合物；将混合物进行热压烧结，制备高熵碳化物陶瓷。本发明采用活性碳微球作为碳源，具有生产成本低、制备工艺简单等优点，且碳微球良好的分散性及高活性等均有利于其在基质中的分散及还原反应的进行；使用该方法所制备的高熵碳化物陶瓷具有良好的力学性能、高致密度、高纯度及低导热等特点。

技术领域

本发明属于高熵陶瓷技术领域，尤其涉及一种高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制备方法。

背景技术

高熵碳化物具有高硬度、高强度、高耐磨性、高力学性能及低导热等特点，在在航空航天、机械、冶金等领域有着广泛的应用前景。目前人们关于高熵的研究主要集中在合金领域，对于高熵陶瓷的研究较少，而高熵陶瓷具有高热导，高熔点，较好的耐蚀性，良好的生物相容性以及良好的电化学性能等，在超高温、生物医学和能源等领域具有较大发展潜力一般来说，常用的制备高熵碳化物陶瓷的方法有碳化物相互固溶、元素反应烧结机氧化物还原等。

公开号为CN111039677A的专利说明书中公开了一种单相结构多组元高熵过渡金属碳化物陶瓷的制备方法，采用五种或五种以上IVB,VB和VIB族过渡金属碳化物粉末按等摩尔比进行高能球磨、酸处理、高温氢气还原，采用高熔点材料包裹后进行预压，在4～8GPa，1000～1800℃的温压条件下烧结成单相结构多组元高熵过渡金属碳化物陶瓷块体材料。该方法所合成的产物成分单一且具有良好的机械性能，但是该工艺工程较复杂。

公开号为CN110407213A的专利说明书中公开了一种(Ta,Nb,Ti,V)C高熵碳化物纳米粉体及其制备方法，以Ta粉、Nb粉、Ti粉、V粉、C粉和KCl研磨混合和通入Ar气高温烧结制备高熵碳化物陶瓷。该方法有效降低了所合成高熵碳化物粉体的粒径，但是由于金属粉体和C粉的粒径较大，影响元素直接烧结反应制备产物的元素分布不均匀性；因此，金属氧化物碳热还原法成为制备高熵陶瓷的主要方法。

现有技术中，采用碳热还原反应制备高熵碳化物陶瓷的主要碳源有鳞片石墨、无定形碳粉、有机碳源等。然而鳞片石墨和无定形碳粉的粒径较大，且鳞片石墨的片状结构及无定形碳粉的不规则形貌使其在体系中难以分散，进而影响产物的均匀性及致密度；而有机碳源在反应过程中，不同温度下的残炭率不同，使得体系中的碳含量不同，最终影响碳热还原反应的进行。因此，碳源在一定程度上限制了高熵碳化物陶瓷的烧结工艺及产物性能，需要从碳源入手，进一步改进高熵碳化物陶瓷的制备工艺。

发明内容

本发明的目的在于克服传统技术中存在的上述问题，提供一种高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷及其制备方法，使用该方法所制备的高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷具有良好的力学性能、高致密度、高纯度及低导热等特点。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明是通过以下技术方案实现：

一种高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷，按质量份计，其所用原料包括五氧化二钒微粉0.5-2份、五氧化二铌微粉0.5-2份、五氧化二钽微粉0.5-2份、三氧化钼微粉0.5-2份、三氧化二钨微粉0.5-2份和活性碳微球5-15份。

进一步地，上述高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷中，其所用原料包括五氧化二钒微粉1份、五氧化二铌微粉1份、五氧化二钽微粉1份、三氧化钼微粉1份、三氧化二钨微粉1份和活性碳微球10份。

进一步地，上述高性能(VNbTaMoW)C高熵碳化物陶瓷中，所述五氧化二钒微粉、五氧化二铌微粉、五氧化二钽微粉、三氧化钼微粉和三氧化二钨微粉各自的纯度≥99％，粒径≤5μm。