CN115594495B - 烹饪器具及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种烹饪器具及其制备方法，其中，所述烹饪器具包括陶瓷锅体，所述陶瓷锅体的材质为高熵陶瓷材料；所述高熵陶瓷材料包括复合金属氧化物、复合金属氮化物、复合金属碳化物、复合金属硼化物、复合金属硅化物中的至少一种。本申请提供一种烹饪器具及其制备方法，由于陶瓷锅体采用高熵陶瓷材料制备而成，可以提高锅体的耐磨性和使用寿命。

Description

烹饪器具及其制备方法
技术领域
本发明涉及器具技术领域，尤其涉及烹饪器具及其制备方法。
背景技术
近些年来，随着人民的生活水平越来越高，对健康环保的锅具材料要求越来越高，对于金属材料锅具生锈及中毒等问题日益担心，由于陶瓷材料健康环保、具有的优越性能，将陶瓷材料应用到锅具领域越来越受到重视。
现有的不粘锅烹饪器具一般为锅体基体与不粘涂层结合制备成不粘锅，其容易出现结合力差、容易出现脱落和损坏，而且，现有的不粘涂层的耐磨性差，通常需要采用木铲进行表面接触，以防止不粘涂层被破坏的现象发生，因此，现在急缺一种不需要结合直接制备不粘锅体及烹饪器具的材料和方法。
发明内容
本申请为了克服上述缺陷，本申请提供了烹饪器具及其制备方法，烹饪锅具的锅体直接具备不粘的性能，而且具备高硬度、耐腐蚀的特点，能够有效提高烹饪器具的使用寿命。
第一方面，本申请实施例提供了一种烹饪器具，所述烹饪器具包括陶瓷锅体，所述陶瓷锅体的材质为高熵陶瓷材料；
所述高熵陶瓷材料包括复合金属氧化物、复合金属氮化物、复合金属碳化物、复合金属硼化物、复合金属硅化物中的至少一种；
所述高熵陶瓷材料中的金属元素包括Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W或Pb中的至少四种。
在上述方案中，采用高熵陶瓷材料制备陶瓷锅体，高熵陶瓷材料在高温条件下具有高的混合熵，其能够有效的降低吉布斯自由能，稳定形成简单多元固溶相，固溶强化效应能够明显提高陶瓷的强度和硬度，使得制备的陶瓷锅体具备高强度、高硬度、不易变形等优点。
在一种实施方式中，所述烹饪器具包含如下特征a至c中的至少一种：
a所述高熵陶瓷材料中各金属元素的摩尔含量为5％～35％；
b.所述高熵陶瓷材料中各金属元素的摩尔含量相等；
c.所述高熵陶瓷材料的平均粒径为1000目～5000目。
在上述方案中，将各个元素的摩尔含量控制在5％～35％之间，以保证合金的多主元特征，可以提高合金结构的无序化程度，优选各金属元素的摩尔质量相等。可以理解地，添加的高熵合金粉末的质量比例低于5％，耐磨作用不明显，添加的高熵合金粉末的质量比例低于35％，对复合不粘涂料体系影响较大，涂层结合强度降低。
作为本申请可选的技术方案，所述高熵陶瓷材料的平均粒径为1000目～5000目，在该范围内，制备锅体的过程中材料的流动好，便于施工，制备的锅体表面光滑，分散均匀。
在一种实施方式中，所述陶瓷锅体包含如下特征a至d中的至少一种：
a.所述陶瓷锅体的厚度为2mm～6mm；
b.所述陶瓷锅体的硬度为15Gpa～50Gpa；
c.所述陶瓷锅体的弹性模量为100Gpa～500Gpa；
d.所述陶瓷锅体的磨损率为0.5×10-6mm3N-1m-1～4.5×10-6mm3N-1m-1。
在上述方案中，控制陶瓷锅体厚度能够合理的延长锅体的使用寿命，如果锅体太厚，则传热效果差、而且成本太高，不方便拿取，如果锅体太薄，容易热胀变形，炒菜容易变形；陶瓷锅体的硬度能够满足高硬度需求，将陶瓷锅体的弹性模量和磨损率控制在上述范围内，在使用过程中不易断裂破坏，能够延长使用寿命。
在一种实施方式中，所述高熵陶瓷材料优选为：(AlCrCuFeNi)N、(TiFeMoCoNi)O和(MgNiCuZnTi)O。
在一种实施方式中，所述烹饪器具还包括形成于所述陶瓷锅体外表面的防护层，所述防护层为耐高温有机涂层和/或釉层，所述防护层的厚度为30um至50um。
在上述方案中，在陶瓷锅体表面形成防护层，在日常使用过程中，可以提高清洁效率。
在一种实施方式中，所述陶瓷锅体的烹饪器具还包括与所述陶瓷锅体复合的金属层，所述金属层的材质为铝及铝合金、镁及镁合金、铁、铁素体不锈钢中任意一种，所述金属层的厚度为0.5mm～2.0mm。
在上述方案中，将陶瓷锅体与金属层复合为烹饪器具，使得烹饪器具既具备高熵陶瓷材料的高强度、高硬度和耐腐蚀的优点，又具备金属层的优良导热性能。
第二方面，本申请实施例提供一种烹饪器具的制备方法，所述方法包括以下步骤：
利用高熵陶瓷材料与有机粘接剂混合后通过冷等静压的方式制成胚体，将所述胚体置于高温炉中进行分段式升温烧结，得到所述烹饪器具。
在上述技术方案中，利用高熵陶瓷材料和有机粘接剂制成陶瓷锅体，其中，通过有机粘接剂将高熵陶瓷材料粘合，使得高熵陶瓷材料可以形成纯度较高的固溶体，固溶体的固溶强化效应能够明显提高锅体的强度与硬度，采用冷等静压的方式制备胚体，可以有效提高胚体的密度，且压胚的密度均匀一致。
在一种实施方式中，所述方法还包含如下特征a～d中的至少一种：
a.所述冷等静压的压力为200MPa～300MPa；
b.所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂的质量比为(85～95)：(5～15)；
c.所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂采用湿法研磨进行混合；
d.所述有机粘接剂包括聚乙烯醇、石蜡、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素和甘油中任意一种。
在上述方案中，采用有机粘接剂将高熵陶瓷材料粘合，冷等静压选择的压力为200MPa～300MPa，在此范围内，高熵陶瓷材料可以很好的压制成型，压力大于300MPa会导致胚体变形，压力小于200MPa会导致制备的胚体出现分层或裂纹缺陷，本申请选择的有机粘接剂，其聚合度为500～3000，醇解度为87％～99％，其聚合度较大，水溶液粘度大，成膜后的强度提高，能够很好的与高熵陶瓷材料粘合。
在一种实施方式中，所述分段式升温烧结包括以下步骤：
将所述胚体以3℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～550℃，保温3min～5min；
接着以3.85℃/min～4.17℃/min的速率升温至1000℃～1200℃，保温30min～40min；
再以1.48℃/min～1.71℃/min的速率升温至1240℃～1280℃，保温90min～105min；
然后以3.21℃/min～3.43℃/min的速率降温至1000℃～1050℃，接着以4℃/min～6℃/min的速率降温至400℃～440℃，最后随炉冷却至室温。
在上述方案中，采用分段式烧结能够在高温条件下降低孔隙率、提高锅体的机械性能。
在一种实施方式中，将所述胚体进行分段式升温烧结后，所述方法还包括：
在所述烧结得到的陶瓷锅体的表面通过钎焊工艺复合金属层。
在一种实施方式中，所述钎焊工艺满足如下特征a～f中的至少一种：
a.所述锅体的外表面为粗糙面，所述锅体的外表面的粗糙度Ra为3um～5um；
b.所述锅体的外底部表面为粗糙面，所述锅体的粗糙面上通过预先金属化处理形成厚度为1um～100um的金属薄膜；
c.所述锅体的外底部表面为粗糙面，所述锅体的粗糙面上通过预先金属化处理形成厚度为1um～100um的金属薄膜，所述预先金属化包括电镀、气相沉积法和热喷涂法中的任意一种；
d.所述金属层的表面涂刷钎剂和钎料；
e.所述钎焊在惰性气氛或真空下进行；
f.所述钎焊的温度为550℃～750℃，保温时间为5s～20s。
在上述方案中，将钎焊工艺的相关参数控制在上述范围内，制备的烹饪器具具备组织和机械性能变化小，变形小的优点，有利于提高烹饪器具的使用寿命。
本技术方案与现有技术相比，至少具有以下技术效果：
本申请的烹饪器具，其锅体的材质包括高熵陶瓷材料，高熵陶瓷材料可以形成纯度较高的固溶体，固溶体的固溶强化效应能够明显提高锅体的强度与硬度，其微观上的晶格畸变也能提高锅体的硬度和强度，可以提高锅体的耐磨性；通过高熵陶瓷材料中各元素度的相互作用，最终使得制备的锅体呈现复合效应，最终提高烹饪锅具的硬度、强度和耐磨性能，从而提高烹饪锅具的使用寿命。
具体实施方式
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合实施例对本发明进行详细描述。应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其它含义。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在一种具体实施例中，下面通过具体的实施例对本申请做进一步的详细描述。
第一方面，本申请实施例提供一种烹饪器具，所述烹饪器具包括陶瓷锅体，所述陶瓷锅体的材质为高熵陶瓷材料；所述高熵陶瓷材料包括复合金属氧化物、复合金属氮化物、复合金属碳化物、复合金属硼化物、复合金属硅化物中的至少一种，所述高熵陶瓷材料中的金属元素包括Mg、Al、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Zr、Nb、Mo、Sn、Hf、Ta、W或Pb中的至少四种。
在上述方案中，采用高熵陶瓷材料制备陶瓷锅体，高熵陶瓷材料在高温条件下具有高的混合熵，其能够有效的降低吉布斯自由能，稳定形成简单多元固溶相，固溶强化效应能够明显提高陶瓷的强度和硬度，使得制备的陶瓷锅体具备高强度、高硬度、不易变形等优点。在上述方案中，必要元素为硬度较高的元素，通过控制元素的组成，可以进一步提高高熵合金的耐磨性，使得制备的锅体能够长久保持不粘性，并且具有高硬度和耐磨性。
可选地，复合金属氧化物具体可以是(MgAlFeCo)O、(AlFeCoNi)O、(MgCoNiCuZn)O、(AlCrTaTiZr)O、(AlCoCrCuFeNi)O等；复合金属氮化物具体可以是(AlCoCrCuFeMnNi)N、(AlCrTaTiZr)N、(AlCrSiTiV)N、(AlCoCrCuFeNi)N、(AlCrCuFeNi)N等；复合金属碳化物具体可以是(TiZrNbTaMo)C、(TiZrNbTaW)C、(NiZrNbTa)C、(HfTaZrTiW)C等；复合金属硼化物具体可以是(HfTaTiVZr)B2；复合金属硅化物具体可以是(AlCrNiTiFe)Si、(MoNbTaTiW)Si等；在此不做限定，可选地，可以根据需要选择上述复合化合物中任意一种或多种进行组合制备锅体，例如高熵陶瓷材料为(AlCrCuFeNi)N，还可以是(TiFeMoCoNi)O和(MgNiCuZnTi)O组合材料。
可选地，上述高熵陶瓷材料的制备方法包括如下：复合金属氧化物可通过固相反应法、喷雾热解法、火焰热解法、共沉淀法或溶液燃烧合成法中任意一种方法制备；复合金属碳化物、复合金属氮化物、复合金属硼化物和复合金属硅化物可通过放电等离子烧结法、碳热还原法或自我维持反应法中任意一种制备。
具体地，以固相反应法为例制备复合金属氧化物类的高熵陶瓷材料，具体制备方法如下：
步骤a.按照金属摩尔比为1：1：1：1或1：1：1：1：1的比例分别称取4种或5种所需的金属氧化物粉体；
步骤b.将步骤a称取好的金属氧化物粉体及逆行混合球磨，可采用行星式球磨，球磨机转速为50r/min～80r/min，球磨时间为10h～50h；
步骤c.将步骤b中球磨后的粉体置于马弗炉中烧结，烧结气氛为空气气氛，升温速率为2℃/min～5℃/min，升温至1500℃，保温15h～20h，取出淬冷、粉碎、筛分，得到高熵陶瓷材料。
具体地，以放电等离子烧结法为例制备其他类型的高熵陶瓷材料，具体制备方法如下：
步骤a.按照金属原子摩尔比为1：1：1：1或1：1：1：1：1的比例分别称取4种或5种所需的金属碳化物、氮化物、硼化物、硅化物粉体，然后在混粉机上充分混合；
步骤b.将步骤a混合后的浆料倒入球磨罐中，再向球磨罐中加入酒精和磨球进行球磨；
步骤c.将步骤b球磨后的浆料放置于烘箱中干燥，干燥后的粉体进行过筛处理；
步骤d.将步骤c中过筛后的粉体倒入模具中，然后置于放电等离子(SPS)烧结炉中进行烧结，第一阶段烧结压力为15MPa～25MPa，烧结温度为1550℃～1580℃，第二阶段烧结压力为85MPa～90MPa，烧结温度为1700℃～1730℃，保温时间为2～4h，其中，全程升温速率为100～125℃/min，升压速率为60MPa/min～80MPa/min。
步骤e.将步骤d得到的粉体淬冷、粉碎、筛分，得到高熵陶瓷材料。
作为本申请可选的技术方案，将各个元素的摩尔含量控制在5％～35％之间，以保证合金的多主元特征，可以提高合金结构的无序化程度，优选各金属元素的摩尔质量相等。可以理解，添加的高熵合金粉末的质量比例低于5％，耐磨作用不明显，添加的高熵合金粉末的质量比例低于35％，对复合不粘涂料体系影响较大，涂层结合强度降低。
作为本申请可选的技术方案，高熵陶瓷材料的平均粒径为1000目～5000目，在该范围内，制备锅体的过程中材料的流动好，便于施工，锅体表面光滑，分散均匀。具体地，高熵陶瓷材料的平均粒径可以为1000目、1500目、2000目、2500目、3000目、3500目、4000目、4500目和5000目等，在此不作限定。
作为本申请可选的技术方案，所述陶瓷锅体的厚度为2mm～6mm，陶瓷锅体厚度大于6mm时，锅体的传热效果差，而且成本太高，不方便拿取，造成极大的成本浪费，如果锅体厚度小于2mm，锅体容易热胀变形，硬度和不粘性能都会变差。可选地，陶瓷锅体的厚度可以为2mm、3mm、4mm、5mm、6mm等，在此不作限定。所述陶瓷锅体的硬度为15Gpa～50Gpa，具体地，可以是15Gpa、20Gpa、25Gpa、30Gpa、32Gpa、34Gpa、38Gpa、40Gpa、43Gpa、45Gpa、47Gpa、50Gpa等，在此不作限定。所述陶瓷锅体的弹性模量为100Gpa～500Gpa，具体可以是100Gpa、120Gpa、150Gpa、180Gpa、210Gpa、240Gpa、250Gpa、300Gpa、400Gpa、450Gpa、470Gpa、500Gpa，所述陶瓷锅体的磨损率为0.5×10-6mm3N-1m-1～4.5×10-6mm3N-1m-1，具体地，陶瓷锅体的磨损率可以是0.5×10-6mm3N-1m-1、1×10-6mm3N-1m-1、1.3×10-6mm3N-1m-1、2.1×10-6mm3N-1m-1、2.8×10-6mm3N-1m-1、3.5×10-6mm3N-1m-1、4×10-6mm3N-1m-1等等，在此不作限定，本申请通过控制陶瓷锅体的硬度、弹性模量和磨损率，能够满足锅体使用过程中的硬度、弹性要求，能保证锅体使用的稳定性，有效延长锅体的使用寿命。
作为本申请可选的技术方案，所述烹饪器具还包括形成于所述陶瓷锅体外表面的防护层，所述防护层为耐高温有机涂层和/或釉层，所述耐高温有机涂层的材质为氟树脂涂料、杂环聚合物涂料和有机硅耐高温涂料中任意一种，所述防护层的厚度为30um至50um，具体地，防护层的厚度可以是30um、33um、35um、38um、40um、45um、46um、47um、48um、49um、50um等，在此不做限制，在陶瓷锅体表面形成防护层，在日常使用过程中，可以提高清洁效率。
作为本申请可选的技术方案，为了保护高熵陶瓷材料制备的陶瓷锅体，所述烹饪器具还包括与所述陶瓷锅体复合的金属层，所述金属层的材质为铝及铝合金、镁及镁合金、铁、铁素体不锈钢中任意一种，本申请金属层中镁的导热率为156W m-1K-1，铝的导热率为237W m-1K-1，可实现陶瓷锅体的均匀加热，铁、铁素体不锈钢可实现陶瓷锅体的IH加热，使得锅体受热均匀。所述金属层的厚度为0.5mm～2.0mm，具体地，可以是0.5mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm等，在此不做限定。将金属层的厚度控制在上述范围内，具有导热快的特点、可快速对陶瓷锅体进行热传递。
第二方面，本申请实施例提供一种烹饪器具的制备方法，包括以下步骤：
利用高熵陶瓷材料与有机粘接剂混合后通过冷等静压的方式制成胚体，将所述胚体置于高温炉中进行分段式升温烧结，得到所述烹饪器具。
在上述技术方案中，利用高熵陶瓷材料和有机粘接剂制成陶瓷锅体，其中，通过有机粘接剂将高熵陶瓷材料继续粘合，使得高熵陶瓷材料可以形成纯度较高的固溶体，固溶体的固溶强化效应能够明显提高锅体的强度与硬度，提高导磁层的耐磨性；采用冷等静压的方式制备胚体，可以有效提高胚体的密度，且压胚的密度均匀一致；采用分段式烧结的方式制备的锅体，成品质量好，生产效率高。
作为本申请可选的技术方案，所述冷等静压的压力为200MPa～300Mpa，具体地，冷等静压的压力为200MPa、210MPa、220MPa、230MPa、240MPa、250MPa、260MPa、270MPa、280MPa、290MPa、300MPa等等，在此不作限制，在此范围内，高熵陶瓷材料可以很好的压制成型，压力大于300MPa会导致胚体变形，压力小于200MPa会导致制备的胚体出现分层或裂纹缺陷。
在上述方案中，有机粘接剂选择聚乙烯醇、石蜡、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素和甘油中任意一种，本申请选择的有机粘接剂聚合度较大，水溶液粘度大，成膜后的强度提高，能够很好的与高熵陶瓷材料粘合，所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂采用湿法研磨，研磨的粉体较细；所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂的质量比为(85～95)：(5～15)，有机粘接剂使用量太多，影响制备的锅体性能，有机粘接剂使用量太少，粘和效果差、导致锅体硬度、机械性能变差。
作为本申请可选的技术方案，所述分段式升温烧结包括以下步骤：
将所述胚体以3℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～550℃，保温3min～5min；接着以3.85℃/min～4.17℃/min的速率升温至1000℃～1200℃，保温30min～40min，再以1.48℃/min～1.71℃/min的速率升温至1240℃～1280℃，保温90min～105min，然后以3.21℃/min～3.43℃/min的速率降温至1000℃～1050℃，接着以4℃/min～6℃/min的速率降温至400℃～440℃，最后随炉冷却至室温。
在上述方案中，采用分段式烧结制备的锅体能够在高温条件下降低孔隙率、提高胚体的机械性能，以3℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～550℃，保温3min～5min，使得胚体内的溶剂、水分得以蒸发；接着以3.85℃/min～4.17℃/min的速率升温至1000℃～1200℃，保温30min～40min，再以1.48℃/min～1.71℃/min的速率升温至1240℃～1280℃，出现再结晶现象，将变形的晶粒得以恢复，颗粒表面形成烧结颈；然后以3.21℃/min～3.43℃/min的速率降温至1000℃～1050℃，接着以4℃/min～6℃/min的速率降温至400℃～440℃，最后随炉冷却至室温。高温后保温再降至室温，此阶段中的扩散和流动充分的进行和接近完成，形成大量闭孔，并继续缩小，使孔隙尺寸和孔隙总数有所减少，烧结体密度明显增加。
作为本申请可选的技术方案，分段式升温烧结后得到陶瓷锅体，需要对其进行打磨处理，一方面能够使得锅体表面光滑，减少磨擦阻力，增强使用体验，另一方面提高光泽度，增强外观效果，然后在陶瓷锅体的外表面喷高温漆或者上釉处理形成防护层，提高日常使用的清洁效率。
将陶瓷锅体进行后处理之后将陶瓷锅体与金属层通过钎焊工艺进行复合。
在上述方案中，钎焊，是指低于焊件熔点的钎料和焊件同时加热到钎料熔化温度后，利用液态钎料填充固态工件的缝隙使金属连接的焊接方法。在进行钎焊工艺前，需要对陶瓷锅体进行前处理，对陶瓷锅体的外表面进行喷砂或者腐蚀，时陶瓷锅体的外底部表面为粗糙面，陶瓷锅体的外底部表面的粗糙度Ra为3um～5um，将粗糙度控制在该范围内，陶瓷锅体能够具有较好的致密性，不易脱落，粗糙度过小或过大，容易导致层结合力差，易脱落。具体地，所述粗糙面的粗糙度Ra可以为3um、4um或5um等，当然，所述粗糙面的粗糙度Ra还可以其他数值，其具体的数值可以根据实际需求而选择或者设置。
在上述方案中，所述锅体粗糙面上通过预先金属化处理形成厚度为1um～100um的金属薄膜，可以采用电镀、气相沉积法和热喷涂法中的任意一种进行预金属化处理，陶瓷锅体如果直接采用焊接往往不能润湿陶瓷表面，也不能与之作用而形成牢固的黏结，因而需要在陶瓷锅体表面牢固的黏附一层金属薄膜，从而实现陶瓷与金属外壳的焊接。具体地，金属薄膜的材质可以是铜、镍、钼、锰中任意一种，金属薄膜的厚度可以为1um、10um、20um、30um、40um、50um、60um、70um、80um、90um、100um等，具体不作限制。
在上述方案中，在金属层的表面涂刷钎剂和钎料，钎剂是指钎焊时使用的熔剂，钎剂的作用是能去除金属层及钎料表面的氧化物，保护金属层和钎料。钎料是指为实现两种材料(或零件)的结合，在其间隙内或间隙旁所加的填充物。在上述方案中，钎焊中钎剂以硼砂或氟硼酸钾为主，还可以添加硼酸、氟化钙、氟化钾，钎料可选铜基、铝基、镍基、银基中任意一种，钎焊在惰性气氛或真空下进行，避免杂质污染，具体地，惰性气氛可为氩气气氛、氦气气氛等。
在上述方案中，钎焊的温度为550℃～750℃，可以保证钎料能够填满间隙，具体地，钎焊温度可以为550℃、600℃、650℃、700℃或750℃，在此不作限定。保温时间为5s～20s，能够促使钎料和钎剂相互扩散，从而能够牢固结合，保温时间大于20s，容易发生溶蚀，保温时间小于5s，钎料和钎剂结合不牢固，具体地，保温时间可以为5s、8s、10s、12s、15s、17s或20s等，在此不作限定。
将钎焊工艺的相关参数控制在上述范围内，制备的烹饪器具具备组织和机械性能变化小，变形小的优点，有利于提高烹饪器具的使用寿命。
下面分多个实施例对本申请实施例进行进一步的说明。其中，本申请实施例不限定于以下的具体实施例。在不变主权利的范围内，可以适当的进行变更实施。
实施例1
将平均粒径为2000目的高熵陶瓷材料(TiFeCoNi)O粉末与聚乙烯醇按照质量比为95：5的比例混合并置于模具中，通过冷等静压的方式在200MPa的压力下形成胚体，然后将胚体置于高温炉中进行烧结，将所述胚体以5℃/min的速率升温至500℃，保温3min，接着以4.17℃/min的速率升温至1000℃，保温35min，再以1.71℃/min的速率升温至1240℃，保温100min，然后以3.43℃/min的速率降温至1000℃，接着以6℃/min的速率降温至400℃，最后随炉冷却至室温，即得到陶瓷锅体。
将陶瓷锅体进行喷砂处理，使其外底部表面粗糙度Rz为3um左右，再采用电镀的方式在陶瓷锅体的外表面上形成10um的金属薄膜，在待焊金属层的表面涂刷铜基钎料和硼砂钎剂，将金属片和陶瓷锅体按照顺序放置稳定，进行钎焊，在氩气气氛下，在550℃进行钎焊，保温20s即得到烹饪锅具。
实施例2
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(AlCrSiTiV)N，其平均粒径为2000目。
实施例3
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(NiZrNbTa)C，其平均粒径为2000目。
实施例4
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(HfTaTiVZr)B2，其平均粒径为2000目。
实施例5
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(MoNbTaTiW)Si，其平均粒径为2000目。
实施例6
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(TiFeCoNi)O和(NiZrNbTa)C，其平均粒径为2000目。
实施例7
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(TiFeCoNi)O和(AlCrSiTiV)N，其平均粒径为2000目。
实施例8
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料为(TiFeCoNi)O和(NiZrNbTa)C、(AlCrSiTiV)N，其平均粒径为2000目。
实施例9
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料与有机粘合剂的质量比为90：10。
实施例10
与实施例1不同的是，高熵陶瓷材料与有机粘合剂的质量比为85：15。
对比例1
采用硅酸盐陶瓷锅体进行喷砂处理，使其外底部表面粗糙度Rz为3um左右，再采用电镀的方式在陶瓷锅体的外表面上形成10um的金属薄膜，在待焊金属层的表面涂刷铜基钎料和硼砂钎剂，将金属片和陶瓷锅体按照顺序放置稳定，进行钎焊，在氩气气氛下，在550℃进行钎焊，保温20s即得到烹饪锅具。
性能测试：
相同的环境下进行以下程序，进行陶瓷锅体硬度、耐磨性以及结合力进行测试：
(1)用硬度计进行测量；
(2)锅体耐磨性按照以下方法进行测量：采用本申请的制备方法，将实施例1～8和对比例1制备得到锅体，将样品清洗干净，然后采用耐磨试验机/7447B百洁布，以2500次/h的速度，每500次更换一次百洁布，进行耐磨性测试，测试时长4h，总计10000次，清洗干净，最后计算样品减重大小；
(3)锅体结合力采用拉力测试仪进行测试，测试结果如下表1所示：
表1
根据上表1可知：实施例1～5为单一的高熵陶瓷材料制备的锅体，其通过高熵陶瓷与有机粘结剂作为原料经过分段式升温处理制备的锅体，高熵陶瓷材料在高温条件下具有高的混合熵，其能够有效的降低吉布斯自由能，形成简单多元固溶相，其产生的固溶强化效应能够明显提高陶瓷的强度和硬度，使得制备的陶瓷锅体具备高硬度、高耐磨性和不易变形等优点，其硬度远远大于对比例1陶瓷原料制备的锅体，耐磨测试其减重远小于对比文件1。
实施例6～8为两种或三种高熵陶瓷作为原料制备锅体及烹饪锅具，其能够集合两种高熵陶瓷的优越性能，其平均硬度和耐磨性要优于单一高熵陶瓷材料制备的锅体。
实施例1、实施例9和实施例10分别采用不同质量比的高熵陶瓷材料和有机粘接剂制备锅体，由表1数据可知：有机粘接剂加入量太多，其硬度和耐磨性能明显下降，而锅体结合力性能差异不大。
对比例1为硅酸盐陶瓷材料制备的锅体，其耐磨性、硬度小于本发明制备的锅体，且差异性较大。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具包括陶瓷锅体，所述陶瓷锅体的材质为高熵陶瓷材料；
所述高熵陶瓷材料包括复合金属氧化物、复合金属氮化物、复合金属碳化物、复合金属硼化物、复合金属硅化物中的至少一种；
所述复合金属氧化物选自(MgAlFeCo)O、(AlFeCoNi)O、(MgCoNiCuZn)O、(AlCrTaTiZr)O、(AlCoCrCuFeNi)O；
所述复合金属氮化物选自(AlCoCrCuFeMnNi)N、(AlCrTaTiZr)N、(AlCrSiTiV)N、(AlCoCrCuFeNi)N、(AlCrCuFeNi)N；
所述复合金属碳化物选自(TiZrNbTaMo)C、(TiZrNbTaW)C、(NiZrNbTa)C、(HfTaZrTiW)C；
所述复合金属硼化物选自(HfTaTiVZr)B2；
所述复合金属硅化物选自(AlCrNiTiFe)Si、(MoNbTaTiW)Si；
所述高熵陶瓷材料中各金属元素的摩尔含量相等，所述高熵陶瓷材料的平均粒径为1000目～5000目。
2.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述陶瓷锅体包含如下特征a至d中的至少一种：
a.所述陶瓷锅体的厚度为2mm～6mm；
b.所述陶瓷锅体的硬度为15Gpa～50Gpa；
c.所述陶瓷锅体的弹性模量为100Gpa～500Gpa；
d.所述陶瓷锅体的磨损率为0.5×10-6mm3N-1m-1～4.5×10-6mm3N-1m-1。
3.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述高熵陶瓷材料为：(AlCrCuFeNi)N或(TiFeMoCoNi)O和(MgNiCuZnTi)O的组合材料。
4.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具还包括形成于所述陶瓷锅体外表面的防护层，所述防护层为耐高温有机涂层和/或釉层，所述防护层的厚度为30um～50um。
5.根据权利要求1所述的烹饪器具，其特征在于，所述烹饪器具还包括与所述陶瓷锅体复合的金属层，所述金属层的材质为铝及铝合金、镁及镁合金、铁、铁素体不锈钢中任意一种，所述金属层的厚度为0.5mm～2.0mm。
6.根据权利要求1所述的一种烹饪器具的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
将高熵陶瓷材料与有机粘接剂混合后通过冷等静压的方式制成胚体，将所述胚体置于高温炉中进行分段式升温烧结，得到所述烹饪器具，所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂的质量比为(85～95)：(5～15)。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述方法还包含如下特征a～c中的至少一种：
a.所述冷等静压的压力为200MPa～300MPa；
b.所述高熵陶瓷材料与有机粘接剂采用湿法研磨进行混合；
c.所述有机粘接剂包括聚乙烯醇、石蜡、聚乙酸乙烯酯、羧甲基纤维素和甘油中任意一种。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述分段式升温烧结包括以下步骤：
将所述胚体以3℃/min～5℃/min的速率升温至500℃～550℃，保温3min～5min；
接着以3.85℃/min～4.17℃/min的速率升温至1000℃～1200℃，保温30min～40min；
再以1.48℃/min～1.71℃/min的速率升温至1240℃～1280℃，保温90min～105min；
然后以3.21℃/min～3.43℃/min的速率降温至1000℃～1050℃，接着以4℃/min～6℃/min的速率降温至400℃～440℃，最后随炉冷却至室温。
9.根据权利要求6至8任一项所述的制备方法，其特征在于，将所述胚体进行分段式升温烧结后，所述方法还包括：
在所述烧结得到的陶瓷锅体的表面通过钎焊工艺复合金属层。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述钎焊工艺满足如下特征a至f中的至少一种：
a.所述锅体的外底部表面为粗糙面，所述锅体的外底部表面的粗糙度Ra为3um～5um；
b.所述锅体的外底部表面为粗糙面，所述锅体的粗糙面上通过预先金属化处理形成厚度为1um～100um的金属薄膜；
c.所述锅体的外底部表面为粗糙面，所述锅体的粗糙面上通过预先金属化处理形成厚度为1um～100um的金属薄膜，所述预先金属化包括电镀、气相沉积法和热喷涂法中的任意一种；
d.所述金属层的表面涂刷钎剂和钎料；
e.所述钎焊在惰性气氛或真空下进行；
f.所述钎焊的温度为550℃～750℃，保温时间为5s～20s。
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