[发明专利]一种高韧性耐氧化的织构化高熵陶瓷及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种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(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂织构化高熵陶瓷粉末；

S3. (Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)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(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)B₂织构化高熵陶瓷；所述织构化高熵陶瓷的分子式为(Hf_xZr_yTa_zCr_nTi_m)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；所述织构化高熵陶瓷的相对密度99%，硬度为32~45GPa，断裂韧性为5~12MPa·m^1/2，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%。

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。

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的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述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的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述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)。

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的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述织构化高熵陶瓷粉末的粒径为0.1~1µm，所述织构化高熵陶瓷粉末中的氧含量为1~5wt%，所述织构化高熵陶瓷粉末中的碳含量为0.1~1wt%。