[发明专利]一种非化学计量比硼化钛及利用该非化学计量比硼化钛制备的高熵硼化物陶瓷

权利要求书

1.一种高熵硼化物陶瓷，其特征在于，组元中含有非化学计量比硼化钛，所述非化学计量比硼化钛的化学式为TiB_X，其中1≤X≤1.8，所述硼化钛为单一密排六方晶体结构，还包含与所述TiB_X等摩尔质量的TiB₂、TaB₂、NbB₂、VB₂、HfB₂、MoB₂、WB₂、ZrB₂中的两种或两种以上的组合，所述高熵硼化物陶瓷中含有Ti、Zr、Nb、V、Hf、Ta、Mo、W中的三种或三种以上过渡族金属原子。

2.如权利要求1所述的一种高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述非化学计量比硼化钛的制备方法包括以下步骤：

（1）将＜10 μm的Ti粉与TiB₂粉按摩尔比1:1~9混合，在氩气环境下与磨球一起装入球磨罐中；

（2）将步骤（1）得到的球磨罐安装至球磨机上，进行球磨反应后停机，在氩气环境下开罐取出，获得硼化钛。

3.如权利要求2所述的一种高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述步骤（1）中磨球为不锈钢或硬质合金，球磨罐为不锈钢或硬质合金，球料比为10~20:1。

4.如权利要求2所述的一种高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述步骤（2）中球磨机包括行星式球磨机，球磨反应时间为20~60小时。

5.如权利要求1所述的一种高熵硼化物陶瓷，其特征在于，所述高熵硼化物陶瓷为单相单一的共价键密排六方晶体结构，通过机械合金化和烧结过程制备得到，烧结温度为1500~1900℃。

6.一种如权利要求1-5任一项所述的高熵硼化物陶瓷的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）混配：称取等摩尔质量的TiB_X和具有密排六方结构的共价键二硼化物进行均匀混合，在充满氩气的手套箱中与磨球一同密封于球磨罐中；

具有密排六方结构的共价键二硼化物为TiB₂、TaB₂、NbB₂、VB₂、HfB₂、MoB₂、WB₂、ZrB₂中的两种或两种以上组合；

（2）混合料制备：将步骤（1）得到的球磨罐安装至球磨机上，经球磨后，在氩气环境下停机，取出混合料；

（3）预压成型：将混合料装入模具中预压成型，保持压力5~10 min后，泄压、脱模，制备成坯料；

（4）热压烧结：将坯料装入模具中，放入烧结机上进行热压烧结，再自然冷却至60 ℃以下取出，得到样品。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中磨球为不锈钢或硬质合金，球磨罐为不锈钢或硬质合金，球料比10~20:1。

8. 如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中球磨时间为20~60小时；所述步骤（3）中预压成型的条件为：室温，压力100~200 MPa；所述步骤（4）中热压烧结的工艺参数为：烧结腔体为真空或氩气气氛，真空度3×10¹~3×10^-3Pa，烧结机压力30~50 MPa，烧结温度1500~1900 ℃，保温时间10~30 min。