一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体及其制备方法

本发明涉及高熵陶瓷，尤其涉及一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体及其制备方法。

背景技术：

1、当传统材料的发展越来越趋近于其极限、无法满足各行业新技术日益增长的需要时，开发新材料变得尤为重要。“高熵”是近年来出现的新的材料设计理论，目前已成为材料研究领域的一大热点。2015年首次报道了一种高熵陶瓷材料，其中以mgo、nio、coo、cuo以及zno为初始原料，将5种氧化物均匀混合，在空气中加热，并在875℃保温12h即可形成单相的(mgnicocuzn)o高熵陶瓷，随后高熵陶瓷的研究也逐渐增多。目前，对高熵氧化物陶瓷的研究可以概括为两个方面，一是继续深入研究(mgnicocuzn)o系陶瓷的结构特点，优化其制备手段，发掘其新的性能；另一方面则是探索新的高熵氧化物陶瓷体系。

2、之后，研究者们开始致力于探索新的高熵氧化物。djenadic等制备了包括(celandprsmy)o在内的多种萤石结构单相高熵陶瓷粉体；chen等制备了熵稳定萤石结构的氧化物(ce0.2zr0.2hf0.2sn0.2ti0.2)o2；dabrowa等首次合成了单相尖晶石结构的高熵(cocrfemnni)3o4。越来越多的高熵陶瓷氧化物被人们发掘出来，并逐步开发出它们的特性应用于各个行业。

3、高熵陶瓷氧化物目前已存在许多传统的制备方法，如火焰喷雾热解法(fsp)、喷雾热解法(nsp)、反向共沉淀法(rcp)等，这些传统的制备方法都存在烧结时间长，制备方法复杂，易污染的缺点。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体及其制备方法。本发明提供的制备方法步骤简单，烧结时间短，无污染，符合国家节能环保的政策方针。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体的制备方法，包括以下步骤：

4、将mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体混合，得到混合粉体；

5、将所述混合粉体进行微波烧结，得到过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体；所述微波烧结的温度为800～1500℃，保温时间大于10min小于等于50min。

6、优选的，所述mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体的摩尔比为1:1:1:1:1。

7、优选的，所述mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体的粒径独立地为1～3μm。

8、优选的，所述混合的方法为湿法球磨；所述湿法球磨的球料比为2～7:1，转速为200～320r/min；湿法球磨后所得混合粉体的粒径为0.1～1μm。

9、优选的，所述湿法球磨后，还包括将所得混合粉体进行干燥，所述干燥的温度为60～100℃。

10、优选的，所述微波烧结的微波波长为1mm～1m，频率为2450mhz，功率为20～60w/min。

11、优选的，自室温升温至所述微波烧结的温度的时间为0.5～1.2h。

12、优选的，所述微波烧结时，单次烧结的混合粉体的质量为30～70g。

13、本发明还提供了上述方案所述制备方法得到的过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体，化学式为(mgtinicuzn)o。

14、优选的，所述过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体为单相固溶体。

15、本发明提供了一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体的制备方法，包括以下步骤：将mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体混合，得到混合粉体；将所述混合粉体进行微波烧结，得到过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体；所述微波烧结的温度为800～1500℃，保温时间大于10min小于等于50min。本发明通过微波烧结合成(mgtinicuzn)o高熵陶瓷，操作方法简单，烧结时间短，且不会产生污染，符合国家节能环保的政策方针，具有广阔的应用前景；并且本发明制备的(mgtinicuzn)o高熵陶瓷氧化物复合材料粉体属于一种全新的材料，丰富了高熵陶瓷氧化物的材料体系，为高熵陶瓷的研究提供了新的方向。

技术特征：

1.一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体的摩尔比为1:1:1:1:1。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述mgo粉体、tio2粉体、nio粉体、cuo粉体和zno粉体的粒径独立地为1～3μm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述混合的方法为湿法球磨；所述湿法球磨的球料比为2～7:1，转速为200～320r/min；湿法球磨后所得混合粉体的粒径为0.1～1μm。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述湿法球磨后，还包括将所得混合粉体进行干燥，所述干燥的温度为60～100℃。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述微波烧结的微波波长为1mm～1m，频率为2450mhz，功率为20～60w/min。

7.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，自室温升温至所述微波烧结的温度的时间为0.5～1.2h。

8.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，所述微波烧结时，单次烧结的混合粉体的质量为30～70g。

9.权利要求1～8任意一项所述制备方法得到的过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体，化学式为(mgtinicuzn)o。

10.根据权利要求9所述的过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体，其特征在于，所述过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体为单相固溶体。

技术总结
本发明涉及高熵陶瓷技术领域，提供了一种过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体及其制备方法。本发明将MgO粉体、TiO<subgt;2</subgt;粉体、NiO粉体、CuO粉体和ZnO粉体混合，然后将所得混合粉体进行微波烧结，得到过渡金属高熵陶瓷氧化物复合材料粉体。本发明通过微波烧结合成(MgTiNiCuZn)O高熵陶瓷，操作方法简单，烧结时间短，且不会产生污染，符合国家节能环保的政策方针，具有广阔的应用前景；并且本发明制备的(MgTiNiCuZn)O高熵陶瓷氧化物复合材料粉体属于一种全新的材料，丰富了高熵陶瓷氧化物的材料体系，为高熵陶瓷的研究提供了新的方向。

技术研发人员：关莉,张锐,王研科,王海龙,李明亮,宋勃震,刘浩佳,郭晓琴,王旭磊,高前程,张新月,范冰冰
受保护的技术使用者：郑州航空工业管理学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13