CN114956814A - 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法 - Google Patents

一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114956814A
CN114956814A CN202210527554.1A CN202210527554A CN114956814A CN 114956814 A CN114956814 A CN 114956814A CN 202210527554 A CN202210527554 A CN 202210527554A CN 114956814 A CN114956814 A CN 114956814A
Authority
CN
China
Prior art keywords
entropy
resistance
tantalum
sintering
solution
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.)
Granted
Application number
CN202210527554.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114956814B (zh
Inventor
冯晶
李柏辉
陈琳
罗可人
娄璐瑶
田将
张宇轩
王建坤
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.)
Kunming University of Science and Technology
Original Assignee
Kunming University of Science and Technology
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 Kunming University of Science and Technology filed Critical Kunming University of Science and Technology
Priority to CN202210527554.1A priority Critical patent/CN114956814B/zh
Publication of CN114956814A publication Critical patent/CN114956814A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114956814B publication Critical patent/CN114956814B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

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
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • 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
    • 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
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides 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
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3208—Calcium oxide or oxide-forming salts thereof, e.g. lime
    • 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
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3275—Cobalt oxides, cobaltates or cobaltites or oxide forming salts thereof, e.g. bismuth cobaltate, zinc cobaltite
    • 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
    • C04B2235/327—Iron group oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3279—Nickel oxides, nickalates, 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
    • C04B2235/6567—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
    • 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
    • C04B2235/9607—Thermal properties, e.g. thermal expansion coefficient

Landscapes

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

Abstract

本发明公开了一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法。本发明通过抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具体为以CoO粉末，NiO粉末，MgO粉末，CaO粉末，TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体，以及相应的制备方法；可以制得一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，并且具有上述单一钽/铌酸盐陶瓷的所有特点，以及具有抗烧结、极强抗CMAS腐蚀、极好的断裂韧性的特性。

Description

一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法
技术领域
本发明属于高熵陶瓷材料技术领域，具体涉及一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法。
背景技术
高熵概念来源于高熵合金, 它以多元组分固溶来增加构型熵从而获得固溶体相结构上的稳定。高熵陶瓷是由多个组元（一般大于5）以等比例或近等比例相互固溶而形成的一类无机非金属材料。高熵陶瓷材料普遍具有四大效应（高熵效应、晶格畸变效应、迟滞扩散效应、性能的“鸡尾酒”效应），这也是促使大量研究人员去研究高熵材料的原因。目前研究的高熵陶瓷主要包括高熵氧化物，碳化物，氮化物以及硼化物。其中高熵氧化物因其具有耐高温、低热导、高硬度、优异的断裂韧性的优点，在航空航天领域、工业发电领域具有广阔的发展潜力。
然而，针对单一的钽酸盐、铌酸盐在力学/热学性能上具有局限性，但是将多种性能优异的钽/铌酸盐陶瓷通过高熵化设计后所获得的陶瓷材料在绝大多数情况下都会有意想不到的效果。
因此，针对上述存在的技术缺陷问题，急需设计和开发一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，本发明的另一目的在于提供一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的制备方法。
本发明的第一目的是这样实现的，所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具体为以CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末，CaO粉末，TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体。
本发明的另一目的是这样实现的，所述方法具体包括如下步骤：
首先根据所需制备高熵陶瓷中元素的等摩尔比计算氧化物的用量，然后称取适量CoO，NiO，MgO以及CaO粉末，再将这四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5与NbCl5混合溶液中；
将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液；
将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(CoaNibMgcCad)TaxNb2-xO6高熵陶瓷。
本发明通过抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具体为以CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末，CaO粉末，TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体，以及相应的制备方法；可以制得一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，并且具有上述单一钽/铌酸盐陶瓷的所有特点，以及具有抗烧结、极强抗CMAS腐蚀、极好的断裂韧性的特性。
附图说明
图1为本发明实施例2制备的(Co0.25Ni0.25Mg0.25Ca0.25)TaNbO6陶瓷块体的XRD示意图；
图2实施例1~4与对比例1~2热导率随温度变化的对比示意图；
图3为本发明实施例1~4与对比例1~2的硬度对比示意图；
图4为本发明实施例1~4与对比例1~2的杨氏模量对比示意图；
图5为本发明实施例1~4与对比例1~2的断裂韧性对比示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
如图1-5所示，本发明提供了一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具体为以CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末，CaO粉末，TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体。
所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷中所采用CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末和CaO粉末的粉末纯度均≥99.99%。
所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷化学式为(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6，其中a+b+c+d=1，0<a，b，c，d<1， 0≤x≤2。
所述化学式为(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6中，a：b：c：d=(1~9) :(1~9) :(1~9) :(1~9)，x: (2-x)=(0~2) : (0~2)。
所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的气孔率可以在5-20%之间自由控制，并且所制备材料的抗烧结性能强，高温下长期保温后气孔收缩率小于1%。
所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具有抗烧结、极强抗CMAS腐蚀和极好的断裂韧性特性。
本发明还提供一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的制备方法，所述方法具体包括如下步骤：
首先根据所需制备高熵陶瓷中元素的等摩尔比计算氧化物的用量，然后称取适量CoO，NiO，MgO以及CaO粉末，再将这四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5与NbCl5混合溶液中；
将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液；
将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(CoaNibMgcCad)TaxNb2-xO6高熵陶瓷。
所述将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液中，搅拌转速为200~300 rad/min。
所述将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(CoaNibMgcCad)TaxNb2-xO6高熵陶瓷中；去离子水目的是以去除胶体表面的Cl-,NH4 +, CO3 2-，无水乙醇以去除胶体表面的去离子水。过筛的目数为400~500目，煅烧温度为1500~1700 °C,时间为36~72h。
也就是说，在本发明方案中，提供一种抗烧结高熵钽/铌酸盐陶瓷及其制备方法，化学式具体为 (Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6，a+b+c+d=1，0<a，b，c，d<1，0≤x≤2。
一种抗烧结高熵钽/铌酸盐陶瓷及其制备方法，具体包括如下的步骤：
1)首先根据所需制备高熵陶瓷中元素的等摩尔比计算氧化物的用量，然后称取适量CoO, NiO, MgO以及CaO粉末，再将这四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5与NbCl5混合溶液中；
2) 将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液；
3) 将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6高熵陶瓷；a：b：c：d=(1~9) :(1~9) :(1~9) :(1~9)，x: (2-x)=(0~2) : (0~2)。
所使用的CoO, NiO, MgO,CaO粉末纯度均≥99.99%。
所述步骤2)中的搅拌转速200~300 rad/min。
所述步骤3)中去离子水目的是以去除胶体表面的Cl-,NH4 +, CO3 2-，无水乙醇以去除胶体表面的去离子水。过筛的目数为400~500目，煅烧温度为1500~1700 °C,时间为36~72h。
所制备材料的气孔率可以在5-20%之间自由控制，并且所制备材料的抗烧结性能强，高温下长期保温后气孔收缩率小于1%。
换言之，为了解决现有部分钽/铌酸盐性能的局限性，本发明的目的在于提供一种抗烧结高熵钽/铌陶瓷及其制备方法，该方法以CoO粉末, NiO粉末, MgO 粉末,CaO粉末,TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体。
本发明中的一种抗烧结高熵钽/铌陶瓷的化学式为(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6，a+b+c+d=1，0<a，b，c，d<1， 0≤x≤2。
本发明所使用的CoO, NiO, MgO,CaO粉末纯度均≥99.99%。
本发明所提供的一种抗烧结高熵钽/铌陶瓷的制备方法，具体步骤如下：
1) 首先称取适量CoO粉末, NiO粉末, MgO粉末以及CaO粉末，再将这四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5与NbCl5混合溶液中；
2) 将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入(NH4)CO3溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液；
3) 将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6高熵陶瓷；
进一步地，所述步骤2)中的搅拌转速200~300 rad/min。
进一步地，所述步骤3)中抽滤的目的是为了初步去除胶体溶液中的杂质离子以及获得初步的沉淀胶体，去离子水目的是以去除胶体表面残余的Cl-,NH4 +, CO3 2-，无水乙醇以去除胶体表面的去离子水。过筛的目数为400~500目，煅烧温度为1500~1700 °C,时间为10~20h。
有益效果：采用化学共沉淀法，不断搅拌混合使原料间反应充分混合，使用含NH4 +碱式盐使得调节pH值更加简单而且残留的NH4 +等杂质离子也易除去，多次洗涤后获得的胶体纯度高，化学共沉淀法整个流程操作简单且可控，可以根据实际情况随时调整制备过程。最后通过煅烧获得的块体材料致密度高、抗烧结、耐腐蚀，气孔率可控。
本发明中不断调节Co, Ni, Mg, Ca的含量比，以及Ta, Nb的含量比，通过不断调节各个元素的含量，获得适合应用的领域，不同的性能可以应用到不同的领域，本发明中使用简单易操作的制备方法，通过在化学共沉淀法中不断调节各元素的含量比，再经过后续的高温煅烧获得具有阶梯式性能的多种粉体。使得扩大了 (Co, Ni, Mg, Ca)TaNbO6高熵陶瓷的应用领域。
实施例1
首先按照CoO : NiO:MgO:CaO的摩尔比为1:1:1:1来称取相应的四种粉末，然后四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5溶液和NbCl5溶液。将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入(NH4)CO3溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液。将得到的胶体溶液进行抽滤，。然后用去离子水洗涤多次去除Cl-、CO3-、NH4 +离子，再用无水乙醇洗涤多次，将沉淀物放置在100 ℃烘箱中干燥20 h，接着将干燥完成的粉末进行研磨过400目筛。最后将粉末放置于马弗炉中进行1600 ℃，10小时的煅烧，最后得到(Co0.25Ni0.25Mg0.25Ca0.25)TaNbO6高熵陶瓷。
实施例2
首先按照CoO : NiO: MgO :CaO的摩尔比为1:1:1:1来称取相应的四种粉末，然后四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5溶液和NbCl5溶液。将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入(NH4)CO3溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液。将得到的胶体溶液进行抽滤，。然后用去离子水洗涤多次去除Cl-、CO3-、NH4 +离子，再用无水乙醇洗涤多次，将沉淀物放置在100 ℃烘箱中干燥24h，接着将干燥完成的粉末进行研磨过400目筛。最后将粉末放置于马弗炉中进行1700 ℃，100小时的煅烧，最后得到(Co0.25Ni0.25Mg0.25Ca0.25)TaNbO6高熵陶瓷。
实施例3
首先按照CoO : NiO: MgO :CaO的摩尔比为3:2:1:4来称取相应的四种粉末，然后四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5溶液和NbCl5溶液。将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入(NH4)CO3溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液。将得到的胶体溶液进行抽滤，。然后用去离子水洗涤多次去除Cl-、CO3-、NH4 +离子，再用无水乙醇洗涤多次，将沉淀物放置在100 ℃烘箱中干燥24 h，接着将干燥完成的粉末进行研磨过400目筛。最后将粉末放置于马弗炉中进行1650 ℃，36小时的煅烧，最后得到(Co0.3Ni0.2Mg0.1Ca0.4)TaNbO6高熵陶瓷。
实施例4
首先按照CoO : NiO: MgO :CaO的摩尔比为5:2:2:1来称取相应的四种粉末，然后四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5溶液和NbCl5溶液。将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入(NH4)CO3溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液。将得到的胶体溶液进行抽滤，。然后用去离子水洗涤多次去除Cl-、CO3-、NH4 +离子，再用无水乙醇洗涤多次，将沉淀物放置在100 ℃烘箱中干燥24 h，接着将干燥完成的粉末进行研磨过400目筛。最后将粉末放置于马弗炉中进行1650 ℃，36小时的煅烧，最后得到(Co0.5Ni0.2Mg0.2Ca0.1)TaNbO6高熵陶瓷。
对比例1
使用本专利的中的制备方法制备单相的CoTa2O6陶瓷块体，所获得的CoTa2O6陶瓷块体气孔率不易控制、硬度低、、抗烧蚀性能差、抗腐蚀性能差。
对比例2
使用本专利的中的制备方法制备单相的CoNb2O6陶瓷块体，所获得的CoTa2O6陶瓷块体气孔率不易控制、硬度低、断裂韧性差、抗烧结性能差、抗腐蚀差。
表1为本发明实施例1~4的具体参数
Figure DEST_PATH_IMAGE001
表2为本发明实施例1~4与对比例1~2的部分测试结果
Figure 6337DEST_PATH_IMAGE002
综上，本发明中实施例1~4中制备的(Co, Ni, Mg, Ca)TaNbO6高熵陶瓷的气孔率可控，从表2中的部分测试数据表明当CoO : NiO: MgO :CaO的摩尔比较均匀或者CaO的含量较多时所制备的高熵钽/铌酸盐陶瓷的热导率更低、致密度更高、硬度、模量以及断裂韧性均更高。由实施例1与实施例2的数据表明增大烧结温度与时间使得致密度有着明显的提高，表明本发明中的钽/铌酸盐具有极强的抗烧结能力。利用本发明中的制备方法获得的对比例1与对比例2所制备出来的单相陶瓷气孔多、各项热/力学性能差，无法满足工业使用需求。我们本发明中研究的高熵陶瓷表现出了阶梯式的性能差异，有望应用于航空、航天、航海、工业发电等多个领域。

Claims (9)

1.一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具体为以CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末，CaO粉末，TaCl5溶液以及NbCl5溶液为原料，通过化学共沉淀法制备出所需的沉淀胶体，最后通过高温煅烧获得块体。
2.根据权利要求1所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷中所采用CoO粉末，NiO粉末，MgO 粉末和CaO粉末的粉末纯度均≥99.99%。
3.根据权利要求1或2所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷化学式为(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6，其中a+b+c+d=1，0<a，b，c，d<1， 0≤x≤2。
4.根据权利要求3所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述化学式为(Co a Ni b Mg c Ca d )Ta x Nb2-x O6中，
a：b：c：d=(1~9) :(1~9) :(1~9) :(1~9)，x: (2-x)=(0~2) : (0~2)。
5.根据权利要求1或2或4所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的气孔率可以在5-20%之间自由控制，并且所制备材料的抗烧结性能强，高温下长期保温后气孔收缩率小于1%。
6.根据权利要求5所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷，其特征在于所述抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷具有抗烧结、极强抗CMAS腐蚀和极好的断裂韧性特性。
7.一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的制备方法，其特征在于所述方法具体包括如下步骤：
首先根据所需制备高熵陶瓷中元素的等摩尔比计算氧化物的用量，然后称取适量CoO，NiO，MgO以及CaO粉末，再将这四种粉末依次倒入溶于酒精的TaCl5与NbCl5混合溶液中；
将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液；
将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(CoaNibMgcCad)TaxNb2-xO6高熵陶瓷。
8.根据权利要求7所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的制备方法，其特征在于所述将以上混合溶液混合均匀后缓慢加入含NH4 +的碱式盐溶液，使得溶液pH值稳定在9~10之间，同时不断搅拌以得到均匀的胶体溶液中，搅拌转速为200~300 rad/min。
9.根据权利要求7所述的一种抗烧结强抗CMAS腐蚀高熵钽/铌陶瓷的制备方法，其特征在于所述将得到的胶体溶液进行抽滤，依次用去离子水与无水乙醇反复洗涤多次，将得到的沉淀经过干燥、研磨、过筛、煅烧后得到所需的(CoaNibMgcCad)TaxNb2-xO6高熵陶瓷中；去离子水目的是以去除胶体表面的Cl-,NH4 +, CO3 2-，无水乙醇以去除胶体表面的去离子水，过筛的目数为400~500目，煅烧温度为1500~1700 °C,时间为36~72h。
CN202210527554.1A 2022-05-16 2022-05-16 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法 Active CN114956814B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210527554.1A CN114956814B (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210527554.1A CN114956814B (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114956814A true CN114956814A (zh) 2022-08-30
CN114956814B CN114956814B (zh) 2023-08-18

Family

ID=82983749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210527554.1A Active CN114956814B (zh) 2022-05-16 2022-05-16 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114956814B (zh)

Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325223A (ja) * 1986-07-17 1988-02-02 Natl Inst For Res In Inorg Mater セラミツク原料粉末の製造方法
JPS63285147A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ube Ind Ltd ニオブを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法
JPS63285146A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ube Ind Ltd ペロブスカイトセラミックスの製造方法
JPH0193419A (ja) * 1987-10-02 1989-04-12 Ube Ind Ltd 圧電セラミックス原料粉末の製造方法
WO2000077832A2 (en) * 1999-06-10 2000-12-21 Symetrix Corporation Metal oxide thin films for high dielectric constant applications
US20030144539A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-31 Saudi Basic Industries Corporation (Sabic) Catalyst compositions for the ammoxidation of alkanes and olefins, methods of making and of using same
JP2005001920A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 水酸化タンタル、水酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ニオブ、およびこれらの製造方法
CN110698201A (zh) * 2019-11-05 2020-01-17 湘潭大学 一种陶瓷及其制备方法
CN110776310A (zh) * 2019-11-06 2020-02-11 常州大学 一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法
CN110845237A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 太原理工大学 高熵陶瓷粉体及其制备方法和高熵陶瓷块体
CN111825452A (zh) * 2020-06-02 2020-10-27 航天材料及工艺研究所 一种低热导高熵铝酸盐陶瓷及其制备方法
CN112939600A (zh) * 2021-04-30 2021-06-11 昆明理工大学 一种超低温烧结制备纳米晶a4b2o9型铌酸盐陶瓷及其方法
CN113105237A (zh) * 2021-04-30 2021-07-13 昆明理工大学 一种ab2o6型钽酸盐陶瓷及其制备方法
CN113248271A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 中国地质大学（武汉） 高熵稀土铝酸盐-高熵稀土锆酸盐复合热障涂层材料及其制备方法和应用
CN113416073A (zh) * 2021-08-12 2021-09-21 昆明理工大学 一种多相组成的钽/铌酸盐复合陶瓷及其制备方法
CN113772723A (zh) * 2021-09-23 2021-12-10 中国地质大学（武汉） 一种抗cmas腐蚀的多组分的高熵烧绿石结构热障涂层材料及其制备方法和应用

Patent Citations (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6325223A (ja) * 1986-07-17 1988-02-02 Natl Inst For Res In Inorg Mater セラミツク原料粉末の製造方法
JPS63285147A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ube Ind Ltd ニオブを含むペロブスカイトセラミックスの製造方法
JPS63285146A (ja) * 1987-05-19 1988-11-22 Ube Ind Ltd ペロブスカイトセラミックスの製造方法
JPH0193419A (ja) * 1987-10-02 1989-04-12 Ube Ind Ltd 圧電セラミックス原料粉末の製造方法
WO2000077832A2 (en) * 1999-06-10 2000-12-21 Symetrix Corporation Metal oxide thin films for high dielectric constant applications
US20030144539A1 (en) * 2001-12-21 2003-07-31 Saudi Basic Industries Corporation (Sabic) Catalyst compositions for the ammoxidation of alkanes and olefins, methods of making and of using same
JP2005001920A (ja) * 2003-06-10 2005-01-06 Mitsui Mining & Smelting Co Ltd 水酸化タンタル、水酸化ニオブ、酸化タンタル、酸化ニオブ、およびこれらの製造方法
CN110698201A (zh) * 2019-11-05 2020-01-17 湘潭大学 一种陶瓷及其制备方法
CN110776310A (zh) * 2019-11-06 2020-02-11 常州大学 一种离子补偿混合物共沉淀制备钙钛矿型复合氧化物高熵陶瓷粉的方法
CN110845237A (zh) * 2019-11-28 2020-02-28 太原理工大学 高熵陶瓷粉体及其制备方法和高熵陶瓷块体
CN111825452A (zh) * 2020-06-02 2020-10-27 航天材料及工艺研究所 一种低热导高熵铝酸盐陶瓷及其制备方法
CN112939600A (zh) * 2021-04-30 2021-06-11 昆明理工大学 一种超低温烧结制备纳米晶a4b2o9型铌酸盐陶瓷及其方法
CN113105237A (zh) * 2021-04-30 2021-07-13 昆明理工大学 一种ab2o6型钽酸盐陶瓷及其制备方法
CN113248271A (zh) * 2021-06-25 2021-08-13 中国地质大学（武汉） 高熵稀土铝酸盐-高熵稀土锆酸盐复合热障涂层材料及其制备方法和应用
CN113416073A (zh) * 2021-08-12 2021-09-21 昆明理工大学 一种多相组成的钽/铌酸盐复合陶瓷及其制备方法
CN113772723A (zh) * 2021-09-23 2021-12-10 中国地质大学（武汉） 一种抗cmas腐蚀的多组分的高熵烧绿石结构热障涂层材料及其制备方法和应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FEI LI: "Liquid precursor-derived high-entropy carbide nanopowders", 《CERAMICS INTERNATIONAL》, pages 22437 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN114956814B (zh) 2023-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113105237B (zh) 一种ab2o6型钽酸盐陶瓷及其制备方法
WO2017101262A1 (zh) 一种锂离子电池正极材料的合成方法
CN109111229B (zh) 一种高温烧结微波介质陶瓷材料及其制备方法
Guo et al. Characterization and microwave dielectric properties of wolframite-type MgZrNb2O8 ceramics
CN113416073B (zh) 一种多相组成的钽/铌酸盐复合陶瓷及其制备方法
CN113562765B (zh) 一种熔盐法制备高熵稀土钽酸盐RETaO4球形粉体的方法
CN108475580A (zh) 多晶介电体薄膜及电容元件
CN114956814A (zh) 一种抗烧结强抗cmas腐蚀高熵钽/铌陶瓷及其制备方法
CN116854472A (zh) 一种微波介质材料及其制备方法
CN116813331A (zh) 钛酸锶陶瓷及其制备方法和应用
JP4955142B2 (ja) 希土類・アルミニウム・ガーネット微粉末および該粉末を用いた焼結体
CN105314680A (zh) 纳米铬酸镧的制备方法
CN114671683B (zh) 一种高温相稳定高熵氧化锆热障涂层材料及其制备方法
CN111087243A (zh) 一种致密偏铌酸铅压电陶瓷材料及其制备方法
CN107473742B (zh) 一种高质量单相双钙钛矿Sr2FeMoO6陶瓷的制备方法
CN113666415B (zh) 晶粒尺寸可控的高电导率钙钛矿型BaZrO3基质子导体材料的制备方法
CN113402270B (zh) 一种多相纳米晶陶瓷复合材料的制备方法
CN109912306A (zh) 一种谐振频率温度系数可调的高q值微波介质陶瓷
CN116041059B (zh) 一种钛酸锶基巨介电陶瓷制备方法
JPH0855706A (ja) 酸化物系半導体微粉体の製造方法
CN109467425B (zh) 一种用微波水热法低温合成超细yag粉体的方法
CN114409402B (zh) 一种电容器介质瓷料及其制备方法
CN117776719A (zh) 一种耐高温双相高熵陶瓷材料及其制备方法
JP4196179B2 (ja) 窒化ケイ素材料の製造方法
JP2762508B2 (ja) ジルコニア焼結体およびその製造法

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
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant