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专利号: 2020107248408
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 水泥;混凝土;人造石;陶瓷;耐火材料〔4〕
更新日期:2024-11-28
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述织构化高熵陶瓷的分子式为(HfxZryTazCrnTim)B2,其中,0.1≤x≤1,0.1≤y≤1,0.1≤z≤1,0.1≤n≤1,0.1≤m≤1,且满足x+y+z+n+m=1;该陶瓷是先将HfO2、ZrO2、Ta2O5、Cr2O3、TiO2、B4C和石墨粉的混合粉体模压制成坯体,在真空条件下升温至1400~1600℃进行热处理,经研磨过筛制得(HfxZryTazCrnTim)B2织构化高熵陶瓷粉末;然后采用放电等离子烧结将该织构化高熵陶瓷粉末升温至1000~1400℃时充入保护气氛,再升温至1800~2200℃煅烧制得。

2.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述织构化高

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熵陶瓷的相对密度>99%,硬度为32~45GPa,断裂韧性为5~12MPa·m ,所述陶瓷的晶粒长度为4~6μm,宽度为1~2μm,长宽比值为2~6,织构度为0.1~1;所述陶瓷经1200~1600℃热处理1~4h后的重量变化率为0.3~1%。

3.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述HfO2、ZrO2、Ta2O5、Cr2O3、TiO2、B4C和石墨粉的纯度均为99.0~99.9wt%,所述HfO2、ZrO2、Ta2O5、Cr2O3、TiO2、B4C和石墨粉的粒径均为0.1~10μm。

4.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述陶瓷粉末的粒径为0.1~1μm,所述陶瓷粉末中的氧含量为1~5wt%,所述陶瓷粉末中的碳含量为0.1~1wt%。

5.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述HfO2、ZrO2、Cr2O3或TiO2与石墨粉、B4C的摩尔比均为(1~10):(1~10):(1~10),所述石墨粉、B4C与Ta2O5的摩尔比为(1~20):(1~10):(1~10)。

6.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述保护气氛为N2或Ar。

7.根据权利要求1所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷,其特征在于,所述升温至

1400~1600℃时的速率为5~20℃/min,所述热处理的时间为0.5~2h,所述煅烧的时间为1~30min,所述煅烧的压力为10~100MPa,所述升温至1800~2200℃时的升温的速率和降温速率均为100~400℃/min。

8.根据权利要求1-7任一项所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷的制备方法,其特征在于,包括如下具体步骤:S1.将金属氧化物HfO2、ZrO2、Ta2O5、Cr2O3、TiO2与B4C和石墨粉与溶剂和球磨介质进行混合10~24h,干燥后得到混合粉体;

S2.将混合粉体模压成坯体,在真空条件下热处理,以5~20℃/min的升温速率升温至

1400~1600℃热处理0.5~2h,经研磨过筛,制得(HfxZryTazCrnTim)B2织构化高熵陶瓷粉末;

S3.(HfxZryTazCrnTim)B2织构化高熵陶瓷粉末放入石墨模具中,采用放电等离子烧结以

100~400℃/min速率升温至1000~1400℃时充保护气氛,再以100~400℃/min速率升温至

1800~2200℃,加压10~100MPa煅烧1~30min,制得(HfxZryTazCrnTim)B2织构化高熵陶瓷。

9.根据权利要求8所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷的制备方法,其特征在于,步骤S1中所述溶剂为乙醇、丙醇、甲醇或丙酮。

10.权利要求1-7任一项所述的高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷在超高温耐氧化或刀具领域中的应用。