CN110590372A - 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用 - Google Patents

一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110590372A
CN110590372A CN201910973975.5A CN201910973975A CN110590372A CN 110590372 A CN110590372 A CN 110590372A CN 201910973975 A CN201910973975 A CN 201910973975A CN 110590372 A CN110590372 A CN 110590372A
Authority
CN
China
Prior art keywords
transition metal
entropy ceramic
metal carbonitride
heat treatment
carbonitride high
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910973975.5A
Other languages
English (en)
Inventor
马世卿
王任飞
杨治刚
王志
秦胜建
吴红亚
张光磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shijiazhuang Tiedao University
Original Assignee
Shijiazhuang Tiedao University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shijiazhuang Tiedao University filed Critical Shijiazhuang Tiedao University
Priority to CN201910973975.5A priority Critical patent/CN110590372A/zh
Publication of CN110590372A publication Critical patent/CN110590372A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3239—Vanadium oxides, vanadates or oxide forming salts thereof, e.g. magnesium vanadate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3241—Chromium oxides, chromates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3256—Molybdenum oxides, molybdates or oxide forming salts thereof, e.g. cadmium molybdate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3258—Tungsten oxides, tungstates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6562—Heating rate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/65—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes
    • C04B2235/656—Aspects relating to heat treatments of ceramic bodies such as green ceramics or pre-sintered ceramics, e.g. burning, sintering or melting processes characterised by specific heating conditions during heat treatment
    • C04B2235/6567—Treatment time
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

本发明提供了一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用，属于高熵陶瓷技术领域。本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷由金属主元和非金属主元组成，所述金属主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五种或者五种以上的元素组成；所述非金属主元由C和N组成。本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料力学性能较好，断裂韧性为7.3～11.7MPa·m1/2，高温硬度为26～44GPa，强度为1050～1680MPa。本发明还提供了上述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的制备方法，本发明提供的制备方法操作简单，容易实施。

Description

一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及高熵陶瓷技术领域，尤其涉及一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用。
背景技术
高熵陶瓷，由于其多金属主元(即金属主元数量大于等于5种，且各金属主元的原子占比相近)的特点，使得这类陶瓷具有极高的化学混乱度，即具有极高的构型熵，可显著提高陶瓷的稳定性，进而有效弥补单一/简单成分陶瓷的力学性能、耐高温性和抵抗氧化、腐蚀等性质，可进一步拓展陶瓷的应用范围。
梁浩等人在专利CN109734451A中公开了一种过渡金属二硼化物高熵陶瓷及其制备方法，报道将过渡金属硼化物粉末按照等摩尔比混合后，经预压和高温烧结，得到性能优异的二硼化物高熵陶瓷。但是该专利所述二硼化物原料成本高、市场上难以获得，而且还需要高熔点材料包裹封装，而高熵陶瓷本身就是高熔点材料，寻找包裹这类材料的高熔点包裹材料更是非常困难，因此难以工业推广。与上述方法类似，王一光等人在专利CN108439986A中和褚衍辉等人在专利CN108911751A中分别公开了一种(ZrHfTaNbTi)C高熵陶瓷及其制备方法，开创了碳化物高熵陶瓷，但碳化物高熵陶瓷的力学性能仍无法满足人们的需求。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料及其制备方法和应用，本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的原料成本较低，制备方法简单，且力学性能较好。
本发明提供了一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷包括金属主元和非金属主元，所述金属主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五种或者五种以上元素组成；所述非金属主元由C和N组成。
优选的，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的化学式为：(TiaVbCrcZrdNbeMofHfgTahWi)(CxNy)，其中a+b+c+d+e+f+g+h+i＝1，且a～i中至少有5个值＞0；x+y＝1，且x、y均＞0。
优选的，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的晶体结构为金属元素与非金属元素嵌套形成的面心立方结构。
优选的，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷包括下列化学式中的任意一种：
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2)(C0.5N0.5)；
(Ti1/9V1/9Cr1/9Zr1/9Nb1/9Mo1/9Hf1/9Ta1/9W1/9)(C0.7N0.3)；
(Ti0.2V0.2Cr0.2Mo0.2W0.2)(C0.6N0.4)；
(Zr0.2Nb0.2Mo0.2Ta0.2W0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.9N0.1)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti1/8V1/8Cr1/8Zr1/8Nb1/8Mo1/8Hf1/8Ta1/8)(C0.3N0.7)；
(V1/7Cr1/7Zr1/7Nb1/7Mo1/7Hf1/7Ta1/7)(C0.5N0.5)；
(Ti1/6Cr1/6Zr1/6Mo1/6Ta1/6W1/6)(C0.8N0.2)。
本发明提供了上述技术方案所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末，包括以下三种并列的方法：
(i)将金属主元对应的氧化物和碳源混合后，依次进行高能球磨和热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(ii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，依次进行浓缩和干燥处理，得到前驱体粉末；再将所述前驱体粉末进行热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(iii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，进行水热反应，然后将水热反应产物进行热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
(2)将所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末在氮气气氛下进行保压烧结处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
优选的，所述(i)中高能球磨的转速为200～1200rpm，球料比为5～10:1。
优选的，所述(i)、(ii)和(iii)中热处理的温度独立地为1400～1800℃，热处理的时间独立地为0.5～4h。
优选的，所述(iii)中水热反应的温度为160～240℃，时间为4～16h。
优选的，所述(2)中保压烧结处理的压力为10～100MPa，保压烧结处理的温度为1400～1800℃，保压烧结处理的时间为15～60min。
本发明还提供了上述技术方案所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷或者上述技术方案所述方法制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷在陶瓷刀具以及陶瓷零部件中的应用。
本发明提供了一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷由金属主元和非金属主元组成，所述金属主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五种或者五种以上元素组成；所述非金属主元由C和N组成。本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料以碳和氮为非金属主元，避免了以B为非金属主元导致的成本较高等问题；而且本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料通过金属主元和非金属主元之间的相互作用，比如1)碳和氮的双重杂化耦合，进一步提高了非金属主元与金属主元间共价键的键合强度；2)多金属主元间的高混乱度结构熵，有效强化了晶体结构的稳定性；3)氮的引入，显著降低了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的形成能，增强了相结构的稳定性；4)各金属主元对性能提升的特有属性(如Ti、Zr、W等有助于强度提升，Hf、Ta等有助于高温硬度提升，V、Cr有助于耐蚀性提升，Mo、Nb等有助于韧性提升)得以协同发挥，综合提升性能，从而有效提高了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的力学性能。实施例结果表明，本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的断裂韧性为7.3～11.7MPa·m1/2，高温硬度为26～44GPa，强度为1050～1680MPa。
本发明提供了上述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的制备方法，本发明提供的制备方法操作简单，容易实施，制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的性能稳定，力学性能较好。
附图说明
图1为本发明实施例1制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料的XRD谱图。
具体实施方式
本发明提供了一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷包括金属主元和非金属主元，所述金属主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五种或者五种以上元素组成；所述非金属主元由C和N组成。
在本发明中，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的晶体结构优选为金属元素与非金属元素嵌套形成的面心立方结构。
在本发明中，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的金属主元中不同金属的物质的量优选相同或相近似；所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的化学式优选为：(TiaVbCrcZrdNbeMofHfgTahWi)(CxNy)，其中a+b+c+d+e+f+g+h+i＝1，且a～i中至少有5个值＞0；x+y＝1，且x、y均＞0；进一步优选为下列化学式中的任意一种：
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2)(C0.5N0.5)；
(Ti1/9V1/9Cr1/9Zr1/9Nb1/9Mo1/9Hf1/9Ta1/9W1/9)(C0.7N0.3)；
(Ti0.2V0.2Cr0.2Mo0.2W0.2)(C0.6N0.4)；
(Zr0.2Nb0.2Mo0.2Ta0.2W0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.9N0.1)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti1/8V1/8Cr1/8Zr1/8Nb1/8Mo1/8Hf1/8Ta1/8)(C0.3N0.7)；
(V1/7Cr1/7Zr1/7Nb1/7Mo1/7Hf1/7Ta1/7)(C0.5N0.5)；
(Ti1/6Cr1/6Zr1/6Mo1/6Ta1/6W1/6)(C0.8N0.2)。
本发明还提供了上述技术方案所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末，包括以下三种并列的方法：
(i)将金属主元对应的氧化物和碳源混合后，依次进行高能球磨和热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(ii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，依次进行浓缩和干燥处理，得到前驱体粉末；再将所述前驱体粉末进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(iii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，进行水热反应，然后将水热反应产物进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
(2)将所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末在氮气气氛下进行保压烧结处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
本发明提供过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。
在本发明中，当采用第(i)种方法制备过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末时，本发明将金属主元对应的氧化物和碳源混合后，依次进行高能球磨和热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。
在本发明中，所述金属主元对应的氧化物优选包括二氧化钛、五氧化二钒、三氧化二钒、三氧化二铬、二氧化锆、五氧化二铌、三氧化钼、二氧化钼、二氧化铪、五氧化二钽和三氧化钨中的一种或多种；所述碳源优选包括碳粉、石墨和炭黑中的一种或多种；所述高能球磨的转速优选为200～1200rpm，进一步优选为400～1000rpm，更优选为600～800rpm；所述高能球磨的时间优选为1～20h，进一步优选为2～18h，更优选为5～15h；所述高能球磨的球料比优选为5～10:1，更优选为6～8:1。本发明在高能球磨处理过程中，通过物质之间的激烈碰撞，使得原料晶格内部贮存一定的能量，使原料活化，更容易被后续碳热还原氮化，且有利于降低后续热反应温度。
高能球磨完成后，本发明对高能球磨得到的物料进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。在本发明中，所述热处理优选在流动的氮气下进行，所述氮气的流量优选为0.2～2L/min，所述热处理的温度优选为1400～1800℃，进一步优选为1500～1700℃；所述热处理的时间优选为0.5～4h，进一步优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。本发明在热处理过程中，原料之间发生碳热还原氮化反应，生成了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。热处理完成后，本发明优选依次进行冷却、破碎和过筛处理；所述冷却后的温度优选为室温，所述过筛处理用筛网的孔径或目数优选为100～300目，进一步优选为200目，收集筛下物。本发明优选进行破碎和过筛处理，有利于陶瓷粉末粒径均匀。
在本发明中，当采用第(ii)种方法制备过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末时，本发明将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，依次进行浓缩和干燥处理，得到前驱体粉末；再将所述前驱体粉末进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。
在本发明中，所述金属主元对应的盐优选包括偏钒酸铵、偏钛酸、铬酸铵、氯氧化锆、草酸铌铵、钼酸铵、钽酸、氢氧化铪和偏钨酸铵中的一种或多种；所述碳源优选包括淀粉、葡萄糖、碳粉、石墨和炭黑中的一种或多种；本发明对水的用量没有特别要求，能够将金属主元对应的盐和碳源充分溶解和分散即可。
混合完成后，将混合得到的混合料液依次进行浓缩和干燥处理，得到前驱体粉末。在本发明中，所述浓缩的温度优选为120～180℃，浓缩的时间优选为20～60min，本发明优选在浓缩过程中同时进行搅拌处理，一是有利于保证物料均匀，二是有利于加快浓缩蒸发速度；所述干燥优选为喷雾干燥，所述喷雾干燥的喷嘴温度优选为150～200℃。本发明在干燥处理过程中，除脱除水分之外，还促进混合料液中逐渐出现微晶，为后续碳热还原氮化反应提供晶核，有利于降低后续碳热还原氮化反应的温度。
得到前驱体粉末后，本发明对前驱体粉末进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。在本发明中，所述热处理优选在流动的氮气下进行，所述氮气的流量优选为0.2～2L/min，所述热处理的温度优选为1400～1800℃，进一步优选为1500～1700℃；所述热处理的时间优选为0.5～4h，进一步优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。本发明在热处理过程中，原料之间发生碳热还原氮化反应，生成了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。热处理完成后，本发明优选依次进行冷却、破碎和过筛处理；所述冷却后的温度优选为室温，所述过筛处理用筛网的孔径或目数优选为100～300目，进一步优选为200目，收集筛下物。本发明优选进行破碎和过筛处理，有利于陶瓷粉末粒径均匀。
在本发明中，当采用第(iii)种方法制备过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末时，本发明将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，进行水热反应，然后将水热反应产物进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。
在本发明中，所述金属主元对应的盐优选包括偏钒酸铵、偏钛酸、铬酸铵、氯氧化锆、草酸铌铵、钼酸铵、钽酸、氢氧化铪和偏钨酸铵中的一种或多种；所述碳源优选包括淀粉、葡萄糖、碳粉、石墨和炭黑中的一种或多种；本发明对水的用量没有特别要求，能够将金属主元对应的盐和碳源充分溶解和分散即可。
混合完成后，本发明将混合得到的混合料液进行水热反应。在本发明中，所述水热反应的温度优选为160～240℃，进一步优选为180～220℃，更优选为200～220℃；所述水热反应的时间优选为4～16h，进一步优选为5～15h，更优选为8～13h。本发明在水热反应过程中，各组分之间可实现原子级均匀混合，后逐渐分解、结晶，形成混合均匀的细小沉淀物。
水热反应完成后，本发明优选将水热反应体系进行过滤，收集固体，然后对所述固体依次进行洗涤和烘干处理，得到水热反应产物。在本发明中，所述洗涤用溶剂优选为水，所述烘干处理的温度优选为60～80℃，时间优选为4～8h。
得到水热反应产物后，本发明将水热反应产物进行热处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。在本发明中，所述热处理优选在流动的氮气下进行，所述氮气的流量优选为0.2～2L/min，所述热处理的温度优选为1400～1800℃，进一步优选为1500～1700℃；所述热处理的时间优选为0.5～4h，进一步优选为1～3h，更优选为1.5～2.5h。本发明在热处理过程中，原料之间发生碳热还原氮化反应，生成了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末。热处理完成后，本发明优选依次进行冷却、破碎和过筛处理；所述冷却后的温度优选为室温，所述过筛处理用筛网的孔径或目数优选为100～300目，进一步优选为200目，收集筛下物。本发明优选进行破碎和过筛处理，有利于陶瓷粉末粒径均匀。
得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末后，本发明将所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末在氮气气氛下进行保压烧结处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
在本发明中，所述氮气气氛优选通过持续通入流动的氮气实现或者在密闭容器中通入一定压力的氮气实现；所述流动的氮气的流量优选为0.2～2L/min，所述一定压力的氮气优选为0.01～0.1MPa。在本发明中，所述保压烧结处理的压力优选为10～100MPa，进一步优选为20～80MPa，更优选为40～60MPa；所述保压烧结处理的温度优选为1400～1800℃，进一步优选为1500～1700℃；升温至保压烧结处理温度的升温速率优选为5～50℃/min，进一步优选为10～40℃/min，更优选为20～30℃/min；所述保压烧结处理的时间优选为15～60min，进一步优选为20～55min，更优选为25～50min。本发明通过保压烧结处理，将过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末烧结成块体，烧结得到的块体具有较高的强度和硬度。本发明优选将保压烧结的压力、温度、升温速率和时间控制在上述范围内，有利于使烧结得到的块体具有较高的强度和硬度。
本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料的制备方法简单、容易实施。
本发明还提供了上述技术方案所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷或者上述技术方案所述方法制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷在陶瓷刀具以及陶瓷零部件中的应用。本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料作为陶瓷刀具，可用于高效精加工高温合金叶片、高强钢、高强铝合金和钛合金等难加工材料。本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷材料作为陶瓷零部件具有较好的耐高温和耐腐蚀性能，可在强酸、强碱环境下正常工作。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
称取二氧化钛9.8克、五氧化二钒11.1克、二氧化锆15.1克、五氧化二铌16.3克、五氧化二钽27.1克、炭黑20.6克装入球磨罐，在转速为200rpm、球料比为5:1的条件下，高能球磨20h。将球磨后的物料放入烘箱内80℃干燥4h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：2L/min)升温至1400℃热处理4h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入SPS烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：200mL/min)，在施加10MPa的外力下，以50℃/min的速度，升温至1500℃，烧结15min后随炉冷却，制得成分为(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2)(C0.5N0.5)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料，其X射线衍射图如图1所示，由图1可知，本发明制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料是单一相材料，而且可以说明其晶体结构是面心立方。
实施例2
称取二氧化钛4.8克、五氧化二钒5.6克、三氧化二铬4.6克、二氧化锆7.5克、五氧化二铌8.1克、三氧化钼8.8克、二氧化铪12.9克、五氧化二钽13.5克、三氧化钨14.2克、碳粉20克装入球磨罐，在转速为1200rpm、球料比为10:1的条件下，高能球磨1h。将球磨后的物料放入烘箱内60℃干燥8h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：200mL/min)升温至1800℃热处理0.5h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：1L/min)，在施加100MPa的外力下，以5℃/min的速度，升温至1400℃，烧结60min后随炉冷却，制得成分为(Ti1/9V1/ 9Cr1/9Zr1/9Nb1/9Mo1/9Hf1/9Ta1/9W1/9)(C0.7N0.3)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例3
称取二氧化钛10克、五氧化二钒11.3克、三氧化二铬9.5克、三氧化钼17.9克、三氧化钨28.9克、炭黑22.4克装入球磨罐，在转速为500rpm、球料比为8:1的条件下，高能球磨8h。将球磨后的物料放入烘箱内70℃干燥6h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：500mL/min)升温至1600℃热处理2h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：500mL/min)，在施加50MPa的外力下，以10℃/min的速度，升温至1500℃，烧结30min后随炉冷却，制得成分为(Ti0.2V0.2Cr0.2Mo0.2W0.2)(C0.6N0.4)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例4
称取二氧化锆12.1克、五氧化二铌13.1克、三氧化钼14.2克、五氧化二钽21.8克、三氧化钨22.8克、石墨16克装入球磨罐，在转速为800rpm、球料比为6:1的条件下，高能球磨12h。将球磨后的物料放入烘箱内65℃干燥5h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：1.5mL/min)升温至1650℃热处理2h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入SPS烧结炉内，并向烧结炉内通入氮气(氮气压力：0.1MPa)，在施加30MPa的外力下，以25℃/min的速度，升温至1500℃，烧结20min后随炉冷却，制得成分为(Zr0.2Nb0.2Mo0.2Ta0.2W0.2)(C0.1N0.9)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例5
称取偏钛酸7.2克、偏钒酸铵8.5克、氯氧化锆23.6克、草酸铌铵27.4克、钼酸铵12.9克、炭黑20.4克，溶入去离子水，搅拌至混合均匀，浓缩、干燥，制得混合前驱体粉。将混合前驱体粉放入烘箱内60℃进一步干燥8h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：500mL/min)升温至1500℃热处理4h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入氮气(氮气压力：0.06MPa)，在施加50MPa的外力下，以10℃/min的速度，升温至1600℃，烧结30min后随炉冷却，制得成分为(Zr0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.9N0.1)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例6
称取偏钛酸6.4克、偏钒酸铵7.6克、氯氧化锆21.2克、草酸铌铵24.6克、钼酸铵11.6克、葡萄糖28.6克，溶入去离子水，搅拌至混合均匀，转移至反应釜中，将反应釜加热至40℃保温10h，反复过滤、冲洗3次以上，将混合前驱体粉放入烘箱内80℃进一步干燥6h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：1L/min)升温至1450℃热处理4h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入氮气(氮气流量：750mL/min)，在施加80MPa的外力下，以12℃/min的速度，升温至1500℃，烧结35min后随炉冷却，制得成分为(Zr0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.1N0.9)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例7
称取二氧化钛5.9克、五氧化二钒6.7克、三氧化二铬5.6克、二氧化锆9.1克、五氧化二铌9.8克、三氧化钼10.6克、二氧化铪15.6克、五氧化二钽16.3克、炭黑20.4克装入球磨罐，在转速为1000rpm、球料比为10:1的条件下，高能球磨2h。将球磨后的物料放入烘箱内60℃干燥6h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：500mL/min)升温至1700℃热处理1h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：750mL/min)，在施加60MPa的外力下，以8℃/min的速度，升温至1450℃，烧结50min后随炉冷却，制得成分为(Ti1/8V1/8Cr1/8Zr1/8Nb1/ 8Mo1/8Hf1/8Ta1/8)(C0.3N0.7)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例8
称取五氧化二钒7.0克、三氧化二铬5.8克、二氧化锆9.5克、五氧化二铌10.2克、三氧化钼11.1克、二氧化铪16.2克、五氧化二钽17.0克、炭黑23.2克装入球磨罐，在转速为800rpm、球料比为10:1的条件下，高能球磨10h。将球磨后的物料放入烘箱内60℃干燥6h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：500mL/min)升温至1750℃热处理1h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入热压烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：500mL/min)，在施加60MPa的外力下，以8℃/min的速度，升温至1500℃，烧结50min后随炉冷却，制得成分为(V1/7Cr1/7Zr1/7Nb1/7Mo1/7Hf1/7Ta1/7)(C0.5N0.5)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例9
称取二氧化钛6.6克、三氧化二铬6.3克、二氧化锆10.1克、三氧化钼11.9克、五氧化二钽18.2克、三氧化钨19.1克、炭黑27.9克装入球磨罐，在转速为600rpm、球料比为10:1的条件下，高能球磨16h。将球磨后的物料放入烘箱内60℃干燥4h，然后放入热处理炉内，在流动氮气下(氮气流量：500mL/min)升温至1600℃热处理1h，随炉冷却后，取出、破碎、过筛、封装。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入SPS烧结炉内，并向烧结炉内通入流动氮气(氮气流量：500mL/min)，在施加60MPa的外力下，以20℃/min的速度，升温至1500℃，烧结40min后随炉冷却，制得成分为(Ti1/6Cr1/6Zr1/6Mo1/6Ta1/6W1/6)(C0.8N0.2)的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
实施例2～9制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料的XRD曲线与图1类似，在此不再赘述。
对比例1
以“碳”为非金属主元的高熵陶瓷材料。
称取碳化钛11.4克、碳化钒12克、碳化锆19.7克、碳化铌20克和碳化钽36.9克，装入球磨罐，在转速为200rpm、球料比为5:1的条件下，高能球磨20h。然后，称取20克上述粉末，装入模具，放入SPS烧结炉内，在施加10MPa的外力下，以50℃/min的速度，升温至1900℃，烧结60min后随炉冷却，制得成分为(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2)C的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
对实施例1～9制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料以及对比例1的力学性能进行测试，结果如表1所示：
表1实施例1～9过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料以及对比例1的力学性能
表1中“高温硬度”测试的是500℃下的硬度。由表1可知，本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体具有较好的力学性能，断裂韧性为7.3～11.7MPa·m1/2，高温硬度为26～44GPa，强度为1050～1680MPa；而对比例1的断裂韧性为6.2MPa·m1/2，高温硬度为22GPa，强度为600MPa，说明本发明提供的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料通过对金属主元和非金属主元组成的控制，有效提高了过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料的断裂韧性、高温硬度和强度性能。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，其特征在于，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷包括金属主元和非金属主元，所述金属主元由Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta和W中的五种或者五种以上元素组成；所述非金属主元由C和N组成。
2.根据权利要求1所述的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，其特征在于，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的化学式为：(TiaVbCrcZrdNbeMofHfgTahWi)(CxNy)，其中a+b+c+d+e+f+g+h+i＝1，且a～i中至少有5个值＞0；x+y＝1，且x、y均＞0。
3.根据权利要求1所述的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，其特征在于，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的晶体结构为金属元素与非金属元素嵌套形成的面心立方结构。
4.根据权利要求1～3任一项所述的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷，其特征在于，所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷包括下列化学式中的任意一种：
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Ta0.2)(C0.5N0.5)；
(Ti1/9V1/9Cr1/9Zr1/9Nb1/9Mo1/9Hf1/9Ta1/9W1/9)(C0.7N0.3)；
(Ti0.2V0.2Cr0.2Mo0.2W0.2)(C0.6N0.4)；
(Zr0.2Nb0.2Mo0.2Ta0.2W0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.9N0.1)；
(Ti0.2V0.2Zr0.2Nb0.2Mo0.2)(C0.1N0.9)；
(Ti1/8V1/8Cr1/8Zr1/8Nb1/8Mo1/8Hf1/8Ta1/8)(C0.3N0.7)；
(V1/7Cr1/7Zr1/7Nb1/7Mo1/7Hf1/7Ta1/7)(C0.5N0.5)；
(Ti1/6Cr1/6Zr1/6Mo1/6Ta1/6W1/6)(C0.8N0.2)。
5.权利要求1～4任一项所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末，包括以下三种并列的方法：
(i)将金属主元对应的氧化物和碳源混合后，依次进行高能球磨和热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(ii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，依次进行浓缩和干燥处理，得到前驱体粉末；再将所述前驱体粉末进行热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
或者，(iii)将金属主元对应的盐、碳源和水混合后，进行水热反应，然后将水热反应产物进行热处理，所述热处理在氮气气氛中进行，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末；
(2)将所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉末在氮气气氛下进行保压烧结处理，得到过渡金属碳氮化物高熵陶瓷块体材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述(i)中高能球磨的转速为200～1200rpm，球料比为5～10:1。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述(i)、(ii)和(iii)中热处理的温度独立地为1400～1800℃，热处理的时间独立地为0.5～4h。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述(iii)中水热反应的温度为160～240℃，时间为4～16h。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述(2)中保压烧结处理的压力为10～100MPa，保压烧结处理的温度为1400～1800℃，保压烧结处理的时间为15～60min。
10.权利要求1～4任一项所述过渡金属碳氮化物高熵陶瓷或者权利要求5～9任一项所述方法制备得到的过渡金属碳氮化物高熵陶瓷在陶瓷刀具以及陶瓷零部件中的应用。
CN201910973975.5A 2019-10-14 2019-10-14 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用 Pending CN110590372A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910973975.5A CN110590372A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910973975.5A CN110590372A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110590372A true CN110590372A (zh) 2019-12-20

Family

ID=68867092

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910973975.5A Pending CN110590372A (zh) 2019-10-14 2019-10-14 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110590372A (zh)

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111204721A (zh) * 2020-02-09 2020-05-29 四川大学 MnAlCxNn-1-x相粉末的制备方法
CN111471268A (zh) * 2020-03-12 2020-07-31 中国科学院化学研究所 一种碳化物高熵陶瓷前驱体及高熵陶瓷及制备方法
CN111592361A (zh) * 2020-04-09 2020-08-28 中国科学院化学研究所 一种氮化物高熵陶瓷纤维及其制备方法和应用
CN113004047A (zh) * 2021-02-07 2021-06-22 燕山大学 一种(CrZrTiNbV)N高熵陶瓷块体及其制备方法
CN113233900A (zh) * 2021-06-07 2021-08-10 北京科技大学 一种氧化物增韧的耐烧蚀高熵碳氮化合物陶瓷的制备方法
WO2021179654A1 (zh) * 2020-03-12 2021-09-16 中国科学院化学研究所 一种碳化物高熵陶瓷及含稀土的碳化物高熵陶瓷及其纤维与前驱体及其制备方法
CN113444952A (zh) * 2021-06-30 2021-09-28 厦门理工学院 一种高强度高韧性的高熵金属陶瓷及其制备方法
CN113603492A (zh) * 2021-07-26 2021-11-05 华南理工大学 一种高熵碳氮化物陶瓷粉体及其制备方法和应用
CN113828880A (zh) * 2021-10-09 2021-12-24 浙江工业大学 一种采用难熔高熵合金中间层放电等离子扩散连接碳化硅陶瓷的方法
CN113968741A (zh) * 2021-05-21 2022-01-25 北京航空航天大学 具有硫催化功能的含氮高熵MXene、隔膜复合材料及电池
CN114180965A (zh) * 2021-12-27 2022-03-15 安徽工业大学 一种高球形度、高活性的高熵碳化物纳米粉体材料及其制备方法和应用
CN114231881A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 安徽工业大学 一种富含碳空位的高熵碳化物增强Ti合金基涂层及其制备方法
CN114315370A (zh) * 2022-01-17 2022-04-12 哈尔滨工业大学 一种(TiZrHfNbTa)CN高熵超高温碳氮化物陶瓷粉体的合成方法
CN114411094A (zh) * 2021-12-30 2022-04-29 南京航空航天大学 一种具有抗空蚀性能的高熵合金氮化物纳米复合涂层及制备方法
CN115043657A (zh) * 2022-05-27 2022-09-13 北京科技大学 具有自愈合超高温高熵碳氮化合物陶瓷及制备方法和应用
CN115093233A (zh) * 2022-07-12 2022-09-23 吉林长玉特陶新材料技术股份有限公司 一种适合于工业化宏量生产的高纯超细过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉体的制备方法
CN115448740A (zh) * 2022-09-21 2022-12-09 湖南大学 一种高强韧性高熵碳氮化物陶瓷及其制备方法
CN115521149A (zh) * 2022-10-25 2022-12-27 山东大学 一种高熵陶瓷基梯度纳米复合刀具材料及其制备方法
CN115838291A (zh) * 2022-10-26 2023-03-24 山东大学 一种采用微波快速合成高熵碳氮化物陶瓷粉体的方法
CN116180027A (zh) * 2023-03-01 2023-05-30 南京航空航天大学 Ti60合金表面耐热腐蚀CrHfNbTaTiCxNy梯度高熵陶瓷涂层及其制备方法
CN116199515A (zh) * 2023-02-23 2023-06-02 广东工业大学 一种碳化硅/高熵碳氮化物复合粉体及其制备方法和应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102796933A (zh) * 2012-09-04 2012-11-28 四川大学 一种基于高熵合金粘结相的含氮硬质合金及其制备方法
US20170314097A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same
CN108439986A (zh) * 2018-05-09 2018-08-24 西北工业大学 (HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法
CN108911751A (zh) * 2018-06-30 2018-11-30 华南理工大学 一种ZrHfTaNbTiC超高温高熵陶瓷材料及其制备方法
CN110194667A (zh) * 2019-06-24 2019-09-03 哈尔滨工业大学 一种超硬五组元过渡金属碳化物单相高熵陶瓷材料及其制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102796933A (zh) * 2012-09-04 2012-11-28 四川大学 一种基于高熵合金粘结相的含氮硬质合金及其制备方法
US20170314097A1 (en) * 2016-05-02 2017-11-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology High-strength and ultra heat-resistant high entropy alloy (hea) matrix composites and method of preparing the same
CN108439986A (zh) * 2018-05-09 2018-08-24 西北工业大学 (HfTaZrTiNb)C高熵陶瓷粉体及高熵陶瓷粉体和高熵陶瓷块体的制备方法
CN108911751A (zh) * 2018-06-30 2018-11-30 华南理工大学 一种ZrHfTaNbTiC超高温高熵陶瓷材料及其制备方法
CN110194667A (zh) * 2019-06-24 2019-09-03 哈尔滨工业大学 一种超硬五组元过渡金属碳化物单相高熵陶瓷材料及其制备方法

Non-Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MATTIA BIESUZ ET AL.: ""Synthesis and sintering of (Mg,Co,Ni,Cu,Zn)O entropy-stabilized oxides obtained by wet chemical methods"", 《J MATER SCI》 *
刘其斌等: "《激光材料加工及其应用》", 30 April 2018, 北京：冶金工业出版社 *
吕春飞: ""多主元(AlCrWTaTiNb)CxNy复合薄膜的制备及性能"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库》 *
张翥等: "《钛业综合技术》", 31 January 2011, 北京：冶金工业出版社 *
强文江等: "《金属材料学》", 30 September 2016, 北京：冶金工业出版社 *
戴维等: "《铁合金工程技术》", 30 June 2015, 北京：冶金工业出版社 *
毕见强等: "《特种陶瓷工艺与性能》", 31 March 2008, 哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社 *

Cited By (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111204721B (zh) * 2020-02-09 2023-04-25 四川大学 MnAlCxNn-1-x相粉末的制备方法
CN111204721A (zh) * 2020-02-09 2020-05-29 四川大学 MnAlCxNn-1-x相粉末的制备方法
WO2021179654A1 (zh) * 2020-03-12 2021-09-16 中国科学院化学研究所 一种碳化物高熵陶瓷及含稀土的碳化物高熵陶瓷及其纤维与前驱体及其制备方法
CN111471268A (zh) * 2020-03-12 2020-07-31 中国科学院化学研究所 一种碳化物高熵陶瓷前驱体及高熵陶瓷及制备方法
CN111592361A (zh) * 2020-04-09 2020-08-28 中国科学院化学研究所 一种氮化物高熵陶瓷纤维及其制备方法和应用
CN111592361B (zh) * 2020-04-09 2021-08-03 中国科学院化学研究所 一种氮化物高熵陶瓷纤维及其制备方法和应用
CN113004047A (zh) * 2021-02-07 2021-06-22 燕山大学 一种(CrZrTiNbV)N高熵陶瓷块体及其制备方法
CN113004047B (zh) * 2021-02-07 2022-02-11 燕山大学 一种(CrZrTiNbV)N高熵陶瓷块体及其制备方法
CN113968741A (zh) * 2021-05-21 2022-01-25 北京航空航天大学 具有硫催化功能的含氮高熵MXene、隔膜复合材料及电池
CN113233900A (zh) * 2021-06-07 2021-08-10 北京科技大学 一种氧化物增韧的耐烧蚀高熵碳氮化合物陶瓷的制备方法
CN113444952A (zh) * 2021-06-30 2021-09-28 厦门理工学院 一种高强度高韧性的高熵金属陶瓷及其制备方法
CN113603492A (zh) * 2021-07-26 2021-11-05 华南理工大学 一种高熵碳氮化物陶瓷粉体及其制备方法和应用
CN113828880A (zh) * 2021-10-09 2021-12-24 浙江工业大学 一种采用难熔高熵合金中间层放电等离子扩散连接碳化硅陶瓷的方法
CN114180965A (zh) * 2021-12-27 2022-03-15 安徽工业大学 一种高球形度、高活性的高熵碳化物纳米粉体材料及其制备方法和应用
CN114180965B (zh) * 2021-12-27 2023-01-31 安徽工业大学 一种高球形度、高活性的高熵碳化物纳米粉体材料及其制备方法和应用
CN114231881A (zh) * 2021-12-27 2022-03-25 安徽工业大学 一种富含碳空位的高熵碳化物增强Ti合金基涂层及其制备方法
CN114411094A (zh) * 2021-12-30 2022-04-29 南京航空航天大学 一种具有抗空蚀性能的高熵合金氮化物纳米复合涂层及制备方法
CN114315370A (zh) * 2022-01-17 2022-04-12 哈尔滨工业大学 一种(TiZrHfNbTa)CN高熵超高温碳氮化物陶瓷粉体的合成方法
CN115043657A (zh) * 2022-05-27 2022-09-13 北京科技大学 具有自愈合超高温高熵碳氮化合物陶瓷及制备方法和应用
CN115093233A (zh) * 2022-07-12 2022-09-23 吉林长玉特陶新材料技术股份有限公司 一种适合于工业化宏量生产的高纯超细过渡金属碳氮化物高熵陶瓷粉体的制备方法
CN115448740A (zh) * 2022-09-21 2022-12-09 湖南大学 一种高强韧性高熵碳氮化物陶瓷及其制备方法
CN115448740B (zh) * 2022-09-21 2023-11-21 湖南大学 一种高强韧性高熵碳氮化物陶瓷及其制备方法
CN115521149A (zh) * 2022-10-25 2022-12-27 山东大学 一种高熵陶瓷基梯度纳米复合刀具材料及其制备方法
CN115838291A (zh) * 2022-10-26 2023-03-24 山东大学 一种采用微波快速合成高熵碳氮化物陶瓷粉体的方法
CN116199515A (zh) * 2023-02-23 2023-06-02 广东工业大学 一种碳化硅/高熵碳氮化物复合粉体及其制备方法和应用
CN116199515B (zh) * 2023-02-23 2024-02-06 广东工业大学 一种碳化硅/高熵碳氮化物复合粉体及其制备方法和应用
CN116180027A (zh) * 2023-03-01 2023-05-30 南京航空航天大学 Ti60合金表面耐热腐蚀CrHfNbTaTiCxNy梯度高熵陶瓷涂层及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110590372A (zh) 一种过渡金属碳氮化物高熵陶瓷及其制备方法和应用
CN110607473B (zh) 一种过渡金属碳氮化物基高熵金属陶瓷及其制备方法和应用
CN110735076B (zh) 一种高熵金属陶瓷及其制备方法和应用
CN110330341B (zh) 一种高纯超细过渡金属碳化物单相高熵陶瓷粉体及其制备方法
US7258722B2 (en) Process for manufacturing ultra fine TiC-transition metal-based complex powder
KR100769348B1 (ko) 초미립 텅스텐카바이드-코발트 복합분말 제조방법
CN109487141B (zh) 一种板状碳化物固溶体增韧混晶Ti(C,N)基金属陶瓷的制备方法
CN110102752B (zh) 一种金属陶瓷用固溶合金粉末及制备方法
CN111410536A (zh) 一种常压烧结制备致密(HfZrTaNbTi)C高熵陶瓷烧结体的方法
Sevast’yanov et al. Low-temperature synthesis of TaC through transparent tantalum-carbon containing gel
CN103739292A (zh) 一种氮化硅-碳化钨钛纳米复合陶瓷刀具材料的制备方法
CN104496429B (zh) Al2O3‑Ti(C,N)‑cBN陶瓷刀具材料及其制备方法
US9981856B2 (en) Method of preparing titanium carbonitride powder
CN109136709A (zh) 碳氮化钒钛固溶体及其硬质合金的生产方法
US2802748A (en) Hot strength corrosion-resistant cemented refractory boride materials and their production
US6852304B2 (en) Fine tungsten carbide powder and process for producing the same
CN114029496B (zh) 一种新型超细钼铼合金粉的制备方法
JPS6046973A (ja) 炭化珪素一窒化珪素焼結複合材料とその製造方法
CN104591769B (zh) 一种铝镁硼增韧增强陶瓷及其制备方法
US7153340B2 (en) Process for manufacturing nano-phase TaC-transition metal based complex powder
CN101500963A (zh) 包含固－液粉体的混合粉体及使用该混合粉的烧结体，包含固－液粉体的混合金属陶瓷粉及使用该混合金属陶瓷粉的金属陶瓷及其制备方法
US11713251B2 (en) Method for preparing powdered composite carbide of tungsten and titanium
CN107043260A (zh) 一种新型三元锇铼二硼化物(Os1‑xRexB2)硬质材料及其制备方法
CN110642609A (zh) 一种高致密氧化铝/max相复合材料及其原位合成方法
Simonov-Emel’yanov et al. Preparation of highly porous Nb x Ta 1–x C ceramics from polymer-matrix composite materials based on a phenol-formaldehyde binder and low hydrated hydroxide of niobium and tantalum

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20191220

RJ01 Rejection of invention patent application after publication