[发明专利]一种硼化物高熵陶瓷前驱体及高熵陶瓷及制备方法

权利要求书

1.一种硼化物高熵陶瓷前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：

(1) 制备金属醇盐络合物：向金属醇盐M(OR)_n中滴入络合剂，滴完继续搅拌0.1～5 h制得金属醇盐络合物；

(2) 共水解：选取依步骤(1)制得的至少4种包含不同金属元素的金属醇盐络合物，混合均匀后，滴加水和一元醇的混合液，滴完回流1～5h，制得金属醇盐共聚物溶液；

(3) 制备前驱体：向步骤(2)制得的金属醇盐共聚物溶液中加入含硼化合物，第一次加热反应，得到均一透明溶液，之后升温进行第二次加热反应，反应完毕常压蒸馏，所得产物与烯丙基酚醛在溶剂中混合均匀，升温，第三次加热反应之后降温得到硼化物高熵陶瓷前驱体；

所述络合剂为乙酰丙酮和/或乙酰乙酸乙酯；

所述前驱体包括硼元素，还包括Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W金属元素中的至少4种，各金属元素的物质的量均占前驱体总金属物质的量的5～35%；所述前驱体溶于甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、叔丁基甲醚、乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚；

步骤(3)中的含硼化合物选自硼酸、硼酸三甲酯、硼酸三乙酯、硼酸三丙酯、硼酸三丁酯、硼酸甘油酯、三乙醇胺硼酸酯中的一种或几种的混合；

步骤(3)中，加入含硼化合物后，第一次加热温度为60～80℃，反应时间为2~5h，第二次加热温度为90~120℃，反应时间为1~5h；

步骤(3)中，第三次加热温度为80～120℃，反应时间为0.5～4h。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，硼元素与金属元素的总物质的量之比为8~20:1。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硼化物高熵陶瓷前驱体，经固化、裂解后可转化为一种具有六方晶相的金属硼化物固溶体陶瓷，且金属硼化物固溶体陶瓷中各金属元素的物质的量均占陶瓷中总金属物质的量的5～35%。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的硼化物高熵陶瓷前驱体中各金属元素的物质的量相同；所述前驱体在室温下储存3个月的粘度变化率不大于10%。

5. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤 (1) 中所述金属醇盐和络合剂的摩尔比为1: (0.12～0.4) n；当金属醇盐中的M选自Ti、Zr或Hf时，n为4；当金属醇盐中的M选自V、Nb、Ta或Mo时，n为5；当M为W时，n为6。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（1）中，络合剂的滴加温度为室温～80℃。

7. 根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤 (2) 中水与总金属的摩尔比为0.9～1.5:1，一元醇与水的质量比为3～8:1；所述一元醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚中的一种或几种。

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（2）中，在室温～90℃的条件下滴加水和一元醇的混合液。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)中金属醇盐共聚物中金属总物质的量、含硼化合物中硼元素的总物质的量与烯丙基酚醛的质量之比为1mol：8~20mol：20~30g。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述的溶剂为异丙醇、正丙醇、正丁醇、异丁醇、乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇二甲醚或乙二醇二乙醚中的一种或几种的混合。

11.硼化物高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，具体步骤为，将权利要求1-10任一项所述的方法制备硼化物高熵陶瓷前驱体，将所述硼化物高熵陶瓷前驱体经过固化、裂解制备而成，所述裂解温度不低于1500℃，裂解时间为0.5～5h；所述裂解在真空环境或惰性气氛保护下进行。