一种磁性高熵陶瓷及其制备方法

本发明涉及高熵陶瓷加工，具体涉及一种磁性高熵陶瓷及其制备方法。

背景技术：

1、最初熵稳定材料在高熵合金中得到广泛的应用，高熵陶瓷的概念也继承自该领域。高熵氧化物(heo)是一种新的固体溶液结构，包含五种以上不同类型的阳离子。在这种情况下，heo表现出高度可定制的特性，可以通过构型熵来控制，使材料更加独特。对于具有高熵控制的材料设计概念，简单固溶相的稳定性是由于具有高混合控制的构型熵。heo的主要目标是使用“熵”来调整成分，很少有人研究过它。该化合物通过构型熵保持稳定，但会随着温度的升高而变得越来越稳定。几种成分和元素的组合产生不同的晶体结构，如岩盐、萤石、尖晶石和钙钛矿，这些已经使用heo概念稳定。由于“高熵”已经被诱导到各种晶体结构中，因此对其他晶体结构的研究还需要进一步的探索。

2、高熵陶瓷具有丰富的元素种类和结构多样性，heox开发中研究最多的领域之一是磁性材料。在这种情况下，heox表现出高度可定制的特性，允许它们的设计符合给定技术的特定要求，以及由于其熵性质而导致的额外特性的数量，例如显著的高磁挫折，所以针对市场需求，设计一种良好磁性的高熵陶瓷是一大研发方向。

技术实现思路

1、针对现有技术不足，本发明提供一种磁性高熵陶瓷及其制备方法，通过设计五种镧系稀土元素的选择和配比有效保证高熵陶瓷的磁性能，并且整个加工过程简单高效，有效降低生产成本。

2、为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：

3、一种磁性高熵陶瓷，所述磁性高熵陶瓷的化学通式为(gdxdyxyxeuxmx)3fe5o12，其中m为sm、tm、yb中的任意一种，且x＞0。

4、优选的，所述gd、dy、y、eu、m的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1。

5、所述磁性高熵陶瓷的制备方法包括以下步骤：

6、(1)按等金属离子摩尔比称取五种稀土氧化物，并将原料混合球磨后烘干，得球磨料备用；

7、(2)将球磨料置入马弗炉，进行第一次烧结10h，取出得第一烧结料；

8、(3)将第一烧结料置入马弗炉继续升温进行第二次烧结，保温10小时，获得磁性高熵陶瓷粉末。

9、优选的，所述步骤(1)中球磨的方式为将原料加入蒸馏水于球磨仪中充分球磨混合4-6h。

10、优选的，所述步骤(2)中第一次烧结的温度为1150℃。

11、优选的，所述步骤(2)中以3.5℃-4℃/min的升温速率升温至1150℃进行烧结。

12、优选的，所述步骤(3)中二次烧结的温度为1350℃。

13、优选的，所述步骤(3)在进行二次烧结前需将第一烧结料进行破碎处理。

14、本发明提供一种磁性高熵陶瓷及其制备方法，与现有技术相比优点在于：

15、本发明采用gd、dy、y、eu和sm、tm、yb之中任意一种元素制备成一种磁性高熵陶瓷，其能够在磁学领域具有较好的应用场景，同时本发明采用两步无压烧结法进行高熵陶瓷的制备，具有成本低、操作简单、制备周期短等特点，有效扩大材料的应用范围外降低使用成本。

技术特征：

1.一种磁性高熵陶瓷，其特征在于，所述磁性高熵陶瓷的化学通式为(gdxdyxyxeuxmx)3fe5o12，其中m为sm、tm、yb中的任意一种，且x＞0。

2.根据权利要求1所述的一种磁性高熵陶瓷，其特征在于：所述gd、dy、y、eu、m的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1。

3.一种如权利要求1-2任意所述磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

4.根据权利要求3所述的一种磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中球磨的方式为将原料加入蒸馏水于球磨仪中充分球磨混合4-6h。

5.根据权利要求3所述的一种磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中第一次烧结的温度为1150℃。

6.根据权利要求3所述的一种磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中以3.5℃-4℃/min的升温速率升温至1150℃进行烧结。

7.根据权利要求3所述的一种磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)中二次烧结的温度为1350℃。

8.根据权利要求3所述的一种磁性高熵陶瓷的制备方法，其特征在于：所述步骤(3)在进行二次烧结前需将第一烧结料进行破碎处理。

技术总结
本发明提供一种磁性高熵陶瓷及其制备方法，涉及高熵陶瓷加工技术领域。所述磁性高熵陶瓷的化学通式为(Gd<subgt;X</subgt;Dy<subgt;X</subgt;Y<subgt;X</subgt;Eu<subgt;X</subgt;M<subgt;X</subgt;)<subgt;3</subgt;Fe<subgt;5</subgt;O<subgt;12</subgt;，其中M为Sm、Tm、Yb中的任意一种，且X＞0，且采用两步无压烧结法进行高熵陶瓷的制备。本发明克服了现有技术的不足，通过设计五种镧系稀土元素的选择和配比有效保证高熵陶瓷的磁性能，并且整个加工过程简单高效，有效降低生产成本。

技术研发人员：杨玉杰,陈冬阳,陈丛亮,张英明,孟雨亭
受保护的技术使用者：安徽大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14