[发明专利]一种制备MAX相高熵陶瓷材料的方法

权利要求书

1.一种制备MAX相高熵陶瓷材料的方法，其包括如下步骤：

1)配制复合粉末，将过渡金属粉末、过渡金属氢化物粉末、对应的过渡金属碳化物粉末以及铝粉进行混合配制复合粉末，使得在所述复合粉末中，过渡金属元素的总的物质的量∶铝元素∶碳元素的摩尔比为2∶(1.1～1.3)∶(1.0～1.1)，优选2∶(1.15～1.25)∶(1.0～1.05)，更优选2∶1.2∶1.0，其中，所述过渡金属粉末包含选自金属钛(Ti)粉末、金属铌(Nb)粉末、金属钒(V)粉末、金属铬(Cr)粉末和金属钽(Ta)粉末中的任意一种以上，所述过渡金属氢化物为选自TiH₂、VH₂、NbH_x(1≤x≤2)、CrH_y(1≤y≤3)和TaH_z(0.5≤z≤1)中的一种以上，所述过渡金属粉末和过渡金属氢化物粉末中一共存在选自Ti、Nb、V、Cr和Ta中的任意三种以上的元素，并且在所述复合粉末中的除铝之外的各种过渡金属元素之间为等摩尔比，所述对应的过渡金属碳化物粉末表示在所述复合粉末中存在与所述过渡金属粉末和所述过渡金属氢化物粉末中的过渡金属元素对应的碳化物粉末；

2)将在步骤1)得到所述复合粉末分散于助磨剂中，进行球磨得到混合浆料，并进行真空干燥，并进行过筛；

3)将步骤2)得到的混合粉末置于钢模中，进行预压成形，得到陶瓷素胚；

4)将步骤3)得到陶瓷素胚置于将石墨模具中，在真空条件下，在45～55MPa的加载压力下，1300～1500℃的温度下进行压力烧结，即得到MAX相高熵陶瓷。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述过渡金属氢化物与所述复合粉末中的过渡金属元素的总的物质的量的摩尔比为0.05～0.25，优选0.1～0.2。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，

所述对应的过渡金属碳化物为选自TiC、NbC、VC、Cr₃C₂和TaC中的三种以上，

优选地，所述过渡金属粉末、所述对应的过渡金属碳化物粉末和所述铝粉的粒度不大于15μm，纯度不低于98％。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，

步骤2)中，

球磨中的球料比为(5～10)∶1，球磨转速为200～400rpm/min，球磨时间为6～10h；

优选地，所述助磨剂为无水乙醇或丙酮，所述助磨剂与所述复合粉末的重量比为0.5～3∶1，优选1～2.5∶1；

优选地，所述混合浆料中的固相的体积分数为40％～85％，优选65％～85％。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，

在步骤3)中，装样前在钢制模具内壁以及压头表面喷涂BN涂料；

优选地，以如下条件进行所述预压成形：在15～30MPa的压力下进行预压，保压5～10min后脱模。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，

步骤4)中，采用放电等离子烧结技术对所述的MAX相高熵陶瓷素胚进行烧结；

优选地，放电等离子烧结条件为：烧结炉真空状态下，以80～120℃/min的升温速率升至700～750℃，保温5～10min，加载压力5～10MPa，再以50～100℃/min的升温速率升至1300～1500℃，保温25～35min，加载压力为45～55MPa，保温结束后随即降压、降温，样品随炉冷却。

7.一种根据权利要求1至6中任一项所述的方法制备的MAX相高熵陶瓷材料。