一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用，涉及陶瓷材料加工技术领域。所述高熵陶瓷的化学通式为：(Gd

【技术实现步骤摘要】
一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及陶瓷材料加工
，具体涉及一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]2004年以来，高熵合金(HEAs)因其优良的性能而引起越来越多的关注。对于具有高熵控制的材料设计概念，固溶相的稳定性归因于具有高混合控制的构型熵。通常，HEAs使用“熵”来调整成分。这一概念已经引起了相当大的研究兴趣。受HEAs研究的启发，Tsau等人制造了几种高熵和中熵的合金氧化物，从而将HEAs的概念扩展到高熵材料。此后，对高熵氧化物(HEOs)、高熵碳化物、高熵氮化物、高熵硼化物和高熵硅化物的研究取得了相当大的进展。
[0003]HEOs是一种由五种以上类型的阳离子组成的新型固相结构。HEOs具有高度可定制的属性，可以通过配置熵进行定制，从而使材料更加独特。
[0004]高熵陶瓷具有结构方面的晶格畸变效应、热力学方面的高熵效应、动力学方面的迟滞扩散效应以及性能方面的鸡尾酒效应。丰富的元素种类和结构多样性，决定了高熵陶瓷将成为定制材料的结构和性能领域的关键。
[0005]由于高熵陶瓷优异的性能和多样化的结构，使高熵陶瓷成为研究热点。同时高熵材料的设计思路也成为精准定制材料性能的一种可能。

技术实现思路

[0006]针对现有技术不足，本专利技术提供一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用，所获得的石榴石结构的高熵陶瓷能够有效应用于磁性能调控领域，且整体制备方法成本低，适宜推广使用。
[0007]为实现以上目的，本专利技术的技术方案通过以下技术方案予以实现：
[0008]一种具有石榴石结构的高熵陶瓷，其特征在于，所述高熵陶瓷的化学通式为：(Gd
0.2
Dy
0.2
Er
0.2
Y
0.2
R
0.2
)3Fe5O
12
，其中，所述R为Sm、Eu、Tm、Yb中任意一种。
[0009]优选的，所述Gd、Dy、Er、Y、R五种元素的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1，五种元素的化学计量数之和为3。
[0010]所述具有石榴石结构的高熵陶瓷的制备方法包括以下步骤：
[0011](1)将原料干燥后按照比例称重，后混合蒸馏水进行球磨后烘干，得混合粉料备用；
[0012](2)将上述混合粉料备进行预烧，再将预烧后的样品于研钵中破碎后获得预制粉料；
[0013](3)将预制粉料进行高温烧结，获得具有石榴石结构的高熵陶瓷。
[0014]优选的，所述步骤(1)中球磨的方式为以240r/min的转速球磨6h。
[0015]优选的，所述步骤(2)中预烧的温度为1150℃，预烧时间为11h。
[0016]优选的，所述步骤(3)中烧结温度为1350℃，烧结时间为11h。
[0017]优选的，所述步骤(2)和步骤(3)中预烧和烧结的升温速率均为3
‑
5℃/min。
[0018]具有石榴石结构的高熵陶瓷在材料磁性能调控中的应用，其应用方式为通过调整R元素的种类来调节材料磁学性能。
[0019]本专利技术提供一种具有石榴石结构的高熵陶瓷及其制备方法和应用，与现有技术相比优点在于：
[0020]本专利技术提供一种具有石榴石结构的高熵陶瓷，通过Gd、Dy、Er、Y和Sm、Eu、Tm、Yb中任意元素的组合实现材料良好的磁学性能，同时通过选择Sm、Eu、Tm、Yb的种类进行高熵陶瓷磁性能的调节，便于材料在磁性材料领域的应用，同时本专利技术高熵陶瓷材料采用固相法制备，成本较低、操作简单、易于大批量工业化生产、制备周期短，适宜大规模生产使用。
附图说明：
[0021]图1中a为实施例1得到的高熵陶瓷样品的XRD图，b为实施例2得到的高熵陶瓷样品的XRD图，c为实施例3得到的高熵陶瓷样品的XRD图，d为实施例1得到的高熵陶瓷样品的XRD图；
[0022]图2为实施例1
‑
4中R元素分别选择Sm、Eu、Tm、Yb得到的高熵陶瓷粉体的晶格参数图；
[0023]图3为本专利技术实施例1中合成的高熵陶瓷SEM图；
[0024]图4为本专利技术实施例1中合成的高熵陶瓷EDS图；
[0025]图5为本专利技术实施例1中合成的高熵陶瓷M
‑
H图；
[0026]图6为本专利技术实施例2中合成的高熵陶瓷SEM图；
[0027]图7为本专利技术实施例2中合成的高熵陶瓷EDS图；
[0028]图8本专利技术实施例2中合成的高熵陶瓷粉体M
‑
H图；
[0029]图9为本专利技术实施例3中合成的高熵陶瓷SEM图；
[0030]图10为本专利技术实施例3中合成的高熵陶瓷EDS图；
[0031]图11为本专利技术实施例3中合成的高熵陶瓷粉体M
‑
H图；
[0032]图12为本专利技术实施例4中合成的高熵陶瓷SEM图；
[0033]图13为本专利技术实施例4中合成的高熵陶瓷EDS图；
[0034]图14为本专利技术实施例4中合成的高熵陶瓷粉体M
‑
H图。
具体实施方式
[0035]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0036]实施例1：
[0037]一种高熵陶瓷(Gd
0.2
Dy
0.2
Er
0.2
Y
0.2
Sm
0.2
)3Fe5O
12
的制备方法，步骤如下：
[0038](1)按照化学式比例，称取等金属摩尔比的Gd2O3、Dy2O3、Er2O3、Y2O3、Sm2O3粉末，同时按照比例称取Fe2O3粉末，获得混合粉末；
[0039](2)将混合粉末放入盛有100ml蒸馏水的球磨罐中，加入钢球进行球磨，设置球磨罐转速为240r/min，球磨6小时后取出，将充分混合后的浆料置入烘箱内烘干获得球磨原料；
[0040](3)将球磨原料置入马弗炉，设置升温速度为4℃/min，将球磨原料加热至1150℃并保温11h进行预烧，然后将预烧后的样品在研钵中破碎后获得预制粉料；
[0041](4)将预制粉料按照4℃/min的升温速率升温至1350℃，并烧结11小时，获得具有石榴石材料的高熵陶瓷材料。
[0042]实施例2：
[0043]一种高熵陶瓷(Gd
0.2
Dy
0.2
Er
0.2
Y
0.2
Eu
0.2
)3Fe5O
12
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有石榴石结构的高熵陶瓷，其特征在于，所述高熵陶瓷的化学通式为：(Gd
0.2
Dy
0.2
Er
0.2
Y
0.2
R
0.2
)3Fe5O
12
，其中，所述R为Sm、Eu、Tm、Yb中任意一种。2.根据权利要求1所述的一种具有石榴石结构的高熵陶瓷，其特征在于：所述Gd、Dy、Er、Y、R五种元素的摩尔比为1∶1∶1∶1∶1，五种元素的化学计量数之和为3。3.一种如权利要求1
‑
2任意所述具有石榴石结构的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：(1)将原料干燥后按照比例称重，后混合蒸馏水进行球磨后烘干，得混合粉料备用；(2)将上述混合粉料备进行预烧，再将预烧后的样品于研钵中破碎后获得预制粉料；(3)将预制粉料进行高温烧结，获得具有石榴石...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉杰，陈冬阳，陈丛亮，张英明，孟雨亭，
申请(专利权)人：安徽大学，
类型：发明
国别省市：