[发明专利]一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷及其制备方法和应用。本发明的高熵六硼化物纳米晶陶瓷的制备方法包括有以下步骤：1)将NaBH₄、La₂O₃、CeO₂、Nd₂O₃和Eu₂O₃混合进行研磨，再压制成片，得到混合粉体压片；2)将混合粉体压片置于保护气氛中进行煅烧，再进行酸洗和水洗，得到高熵六硼化物纳米粉体；3)将高熵六硼化物纳米粉体预压成坯体，再进行加压烧结，即得高熵六硼化物纳米晶陶瓷。本发明的高熵六硼化物纳米晶陶瓷的晶粒细小、硬度高，且其制备过程简单、制备温度低、原材料价格低廉、对设备要求低，适合进行大规模工业生产。

技术领域

本发明涉及高熵陶瓷技术领域，具体涉及一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷及其制备方法和应用。

背景技术

“高熵”设计理念是近些年来国际上的研究热点，该设计理念最早应用在合金材料领域。高熵合金材料经过十几年来的发展，在力学、电磁学、耐高温、抗腐蚀等方面表现出传统合金材料无法比拟的优异性能，成为未来最有发展潜力的新型材料之一。

高熵陶瓷材料具有巨大的组成调控空间、独特的微观结构、可调控的性能以及各种潜在的应用等特点，引起了国内外研究人员的极大关注。截止今日，各类高熵氧化物、高熵硼化物、高熵碳化物等高熵陶瓷材料相继被报道，而高熵硼化物陶瓷(例如：高熵一硼化物陶瓷、高熵二硼化物陶瓷、高熵六硼化物陶瓷等)是目前研究最为广泛、体系发展最为丰富的一类高熵陶瓷材料。

高熵六硼化物陶瓷具有功函数低、导电性好、熔点高等优点，在热电子发射阴极材料领域展现出诱人的应用前景。然而，目前关于高熵六硼化物陶瓷的研究尚处于起步阶段，相关报道很少。“Qin M,Yan Q,Liu Y,et al.Bulk high-entropy hexaborides.Journalof the European Ceramic Society,2021,41:5775～5781.”公开了一种以金属粉体及硼粉为原料，采用放电等离子烧结(SPS)在1700℃下保温10min来制备高熵六硼化物陶瓷的方法，该方法不仅存在原料价格昂贵、制备温度高等问题，而且合成的高熵六硼化物陶瓷存在晶粒尺寸粗大(3.48μm～5.05μm)、硬度低(16GPa～18GPa)等问题，严重限制了高熵六硼化物陶瓷的推广和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷及其制备方法和应用。

本发明所采取的技术方案是：

一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷的制备方法，包括有以下步骤：

1)将NaBH₄、La₂O₃、CeO₂、Nd₂O₃和Eu₂O₃混合进行研磨，再压制成片，得到混合粉体压片；

2)将混合粉体压片置于保护气氛中进行煅烧，再进行酸洗和水洗，得到高熵六硼化物纳米粉体；

3)将高熵六硼化物纳米粉体预压成坯体，再进行加压烧结，即得高熵六硼化物纳米晶陶瓷。

优选的，一种高熵六硼化物纳米晶陶瓷的制备方法，包括有以下步骤：

1)将NaBH₄、La₂O₃、CeO₂、Nd₂O₃和Eu₂O₃混合进行研磨，再压制成片，得到混合粉体压片；

2)将混合粉体压片置于保护气氛中进行煅烧，再进行酸洗、水洗、过滤和干燥，得到高熵六硼化物纳米粉体；