CN114853477B 一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷及其制备方法 （浙江师范大学）

JP昭60-50903A,1985reactivesinteringwithaSiB6additive.QinM等.Dual-phasehigh-e一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化本发明涉及一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷及其制备方法，该方法包96％以上的耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳为Si源和B源，通过碳-硼-硅化反应和固溶协同增效无压反应烧结法制备兼具优异高温抗氧化和耐烧蚀性能，且Si和B协同诱导陶瓷烧蚀后形2characterizationofdibor3第二步，以50-100℃/min降温速率到1600-1900℃,保温时间为1-8h，再以10-50℃/2.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷的制备3.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷的制备4.根据权利要求1-3任一项所述的一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶2O55.根据权利要求4所述的一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷的制备6.根据权利要求1所述的一种耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷的制备7.一种如权利要求1-6任一项所述方法制备的耐烧蚀高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅4[0002]高超声速飞行器的热防护系统和热结构关键部件亟需极端环境下耐高温(>2000瓷是一种由等摩尔或接近等摩尔比的5种或5种以上的过渡金属元素和碳元素形成的具有(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)C陶瓷体系是目前高温稳定性和综合性能最优的高熵碳化物陶entropyceramics:Transitionmetalcarbonitrideswithsuperiorablationhigh‑entropycarbide(Hf0.2Ta0.2Zr0.2Ti0.2Nb0.2)Cat1400‑1600℃[J].Ceramics5International,2021,47(8):10848-10854.]和(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Ti0.2Nb0.2)C-SiC复相陶瓷xSiCceramicsathightemperature[J].CeramicsInternational,2020,46(8):11160-pressing)、放电等离子烧结法(Sparkplasmasintering，SPS)、电弧熔化法(Arcoxidationbehaviorof(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)Chigh-entropyceramicsinair[J]刘吉轩研究员采用热压法制备了(Ti0.2Zr0.2Hf0.2Nb0.2Ta0.2)B2-SiC复相陶瓷[J.X.Liu,X.Q.Shen,Y.Wu,etal.Mechanicalpropertiesofhot-pressedhigh-entropydiboride-basedceramics[J].JournalofAdvancedCeramics,2020,9(4):503-510.]。(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Ti0.2Nb0.2)C-SiC高熵复相陶瓷[K.Lu,J.X.Liu,X.F.Wei,et.JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2020,40(5):1839-184属碳化物和硼化物为原料，采用反应SPS制备了(TiZrNbHfTaW)C-(TiZrNbHfTaW)B2复相陶瓷[M.D.Qin,J.Gild,C.Z.Hu,etceramics[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2020,40(15):5037-5050.]。6J.Veverka,etal.SolidificationmicrostructuresofmultielementcarbidesinthehighentropyZr-Nb-Hf-Ta-Cxsystemproducedbyarcmelting[J].ScriptaMaterialia,2021,203:114091和A.Y.Pak,P.S.Grinchuk,A.A.Gumovskaya,etal.Synthesisoftransitionmetalcarbidesandhigh-entropycarbideTiZrNbHfTaC5inself-shieldingDCarcdischargeplasma[J].2022,48(3):3818-etal.Densification,microstructureandmechanicalpropertiesofmulticomponent(TiZrHfNbTaMo)Cceramicpreparedbypressurelesssintering[J].JournalofMaterialsScience&Technology,2021,72:23-28.和D.Yu,J.Yin,(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)Chigh-entropyceramics:Thee[J].JournaloftheEuropeanCeramicSociety,2021,41(6):3823-383[0011]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种制备方法简单、反应烧结法制备兼具优异高温抗氧化和耐烧蚀性能，且Si和B协同诱导陶瓷烧蚀后形成致[0013]本发明提出一种基于SiB6同时作为Si源和B源，碳-硼-硅化反应与固溶协同增效[0017](2)将前躯体粉体进行无压反应烧结，得到致密度可达96％以上的耐烧蚀高熵碳7[0019]进一步地，所述的过渡金属氧化物混合粉体为金属原子等摩尔比的HfO2、ZrO2、[0029]第二步，以50-100℃/min降温速率到1600-1900℃,保温时间为1-8h，再以10-50[0034](2)本发明通过碳-硼-硅化反应和固溶降低体系反应活化能，实现较低温度下烧[0035](3)本发明设计分步式烧结法可以实现较高温度下快速烧结致密化(致密度达到8[0045](2)分别称取一定量的上述的过渡金属氧化物混合粉体、纳米碳黑(50nm)和SiB6上海超微纳米科技有限公司生产的，纯度≥99.9异丙醇的纯度≥99.8纳米碳黑是由[0048]球磨工艺采用的是行星球磨机，是由南京大学生产的型号为QM-3SP4型行星球磨9高温石墨烧结炉为上海晨华科技股份有限公司生产的Z[0053](2)分别称取一定量的上述的过渡金属氧化物混合粉体、纳米碳黑(50nm)和SiB6[0058](2)分别称取一定量的上述的过渡金属氧化物混合粉体、纳米碳黑(50nm)和SiB6HfB2PDFNO.38-1398和六方相NbB2PDFNO.35-0742相对应；次物相为SiC，与立方相SiC[0062]图3中可以得出，该复相陶瓷在2500℃的氧乙炔火焰中测试120s，质量烧蚀率为[0063]由此可见，采用基于SiB6作为Si源和B源的碳-硼-硅化反应和固溶协同增效无压高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷。这种方法制备高熵碳化物-高熵硼化物-碳化硅复相陶瓷结蚀氧化后形成致密且稳定的氧