本发明涉及陶瓷材料，尤其涉及一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体及其制备方法。
背景技术：
1、高熵陶瓷属于超高温陶瓷，具有高熔点(大于3000℃)，高硬度、更好的抗氧化性、耐腐蚀性和高温稳定性等优良特性，可以在超高温度环境下(2000℃以上)服役，并在航空航天、机械加工等领域具有非常广阔的应用前景。高熵陶瓷前驱体有很多种类，如碳化物高熵陶瓷前驱体、硼化物高熵陶瓷前驱体、氮化物高熵陶瓷前驱体等等。其中，碳化物高熵陶瓷前驱体中碳化物分子易形成高熵状态，是很好的制作高熵陶瓷前驱体的材料。
2、现有的单一组元的碳化物陶瓷前驱体，由于高熵效应、迟滞扩散效应以及晶格畸变效应，高熵复合多相碳化物陶瓷前驱体具有更高的硬度、更佳的抗氧化性能等优点。目前，关于高熵复合碳化物陶瓷前驱体材料的制备方法有很多，包括碳热还原法、熔盐法、高温烧结法、sps直接烧结法和高压烧结法，这些方法制备工艺可控程度低，得到的陶瓷前驱体材料的陶瓷转化率低，热稳定性差。
技术实现思路
1、有鉴于此，本发明的目的之一，在于克服以上现有技术的不足，提供一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体的制备方法，该方法能够制备出高温力学性能稳定的高熵钽锆碳陶瓷前驱体，且工艺简单，可控程度高，陶瓷产率高。
2、本发明的目的之二，在于提供一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体。
3、为了达到上述目的之一，本发明采用如下技术方案实现：
4、一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
5、步骤s1、在氮气气氛下，向钽源溶液中加入金属离子强配位剂并加热至70～100℃后混合5～30min，再加入金属离子弱配位剂，随后加入有机溶剂和水的混合物后依次进行加热回流和固化，得到碳化钽陶瓷前驱体；
6、在所述步骤s1中，所述钽源溶液中的ta、金属离子强配位剂、金属离子弱配位剂、有机溶剂和水的质量比为1：0.5～5：0.33～2：1～5：1；
7、步骤s2、在氮气气氛下，将二氯二茂锆与有机溶剂搅拌分散，在-10～-5℃的温度下滴加试剂1后，升温至0～50℃反应2～6h，过滤，得到锆中间体1；
8、在所述步骤s2中，所述二氯二茂锆、有机溶剂和试剂1的质量比为4～30：10～86：1；
9、步骤s3、在-25～-20℃的温度下，将试剂2滴加到二氯二茂锆后通入氢气，搅拌2.2～5.8h后，过滤，向滤液中加入聚烯烃，随后升温至78～82℃的温度下反应1.8～2.2h，得到锆中间体2；
10、在所述步骤s3中，所述二氯二茂锆、试剂2和聚烯烃的质量比为4～30：1：2～10；
11、步骤s4、在无水无氧条件下，将有机溶剂、锆中间体1和锆中间体2搅拌均匀，在58～62℃的温度下反应3.8～4.2h后回收，得到碳化锆陶瓷前驱体；
12、在所述步骤s4中，所述有机溶剂、锆中间体1和锆中间体2的质量比为3～60：1：1～10；
13、步骤s5、将碳化钽陶瓷前驱体、碳化锆陶瓷前驱体和有机溶剂搅拌均匀后依次进行热处理和干燥，得到高熵钽锆碳陶瓷前驱体。
14、在所述步骤s5中，所述碳化钽陶瓷前驱体、碳化锆陶瓷前驱体和有机溶剂的质量比为1～10：1：6～110。
15、进一步的，在所述步骤s1中，所述钽源溶液中的ta、金属离子强配位剂、金属离子弱配位剂、有机溶剂和水的混合物的质量比为1：1.5～3：0.8～1.2：2～4：1。
16、进一步的，在所述步骤s1中，所述加热回流的温度为80～130℃，时间为1～6h。
17、进一步的，在所述步骤s1中，所述钽源为钽酸丙酯、钽酸异丙酯、钽酸丁酯、钽酸异丁酯中的一种或多种；
18、所述金属离子强配位剂为丙二酸二乙酯、乙醇胺、丙酰丙酮、乙酰丙酮中的一种或多种；
19、所述金属离子弱配位剂为甲基叔丁基醚、乙二醇二甲醚、乙二醇甲醚、乙二醇二乙醚中的一种或多种；
20、在所述步骤s1、步骤s2、步骤s4和步骤s5中，所述有机溶剂为苯、甲苯、二氯甲烷、四氢呋喃、无水乙醚、dmf、无水甲醇、无水乙醇中的一种或多种。
21、进一步的，在所述步骤s2中，所述试剂1为甲酸、四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷、氯仿、乙酰丙酮、氯仿、正己烷、环己烷、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
22、进一步的，在所述步骤s2中，所述二氯二茂锆、有机溶剂和试剂1的质量比为10～20：30～60：1；
23、在所述步骤s3中，所述二氯二茂锆、试剂2和聚烯烃的质量比为10～20：1：4～8。
24、进一步的，在所述步骤s3中，所述聚烯烃的分子量为8000～40000，优选为10000～20000。
25、进一步的，在所述步骤s3中，所述试剂2为甲基锂、乙基锂、丙基锂、异丙烯基溴化镁、正丁烯基溴化镁、异丁烯基溴化镁、正戊烯基溴化镁、异戊烯基溴化镁中的一种或多种；
26、所述聚烯烃为聚乙烯、聚丙烯、聚1-丁烯、聚1-己烯、聚1-辛烯中的一种或多种。
27、进一步的，在所述步骤s5中，所述热处理的温度为150～250℃，时间为5～24h。
28、为了达到上述目的之二，本发明采用如下技术方案实现：
29、一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体，所述高熵钽锆碳陶瓷前驱体采用上述所述的制备方法制备的。
30、本发明的有益效果为：
31、本发明通过钽源溶液、金属离子强配位剂和金属离子弱配位剂在有机溶剂和水的混合物的作用下的加热反应，得到碳化钽陶瓷前驱体；通过有在有机溶剂的作用下二氯二茂锆和试剂1的反应，得到锆中间体1；并利用二氯二茂锆、试剂2和聚烯烃在氢气的催化作用下，得到锆中间体2；通过锆中间体1和锆中间体2在有机溶剂的作用下，得到聚合物的碳化锆陶瓷前驱体；最后，利用在有机溶剂的作用下碳化钽陶瓷前驱体和碳化锆陶瓷前驱体的热处理，实现了采用金属zr元素替代碳化钽陶瓷前驱体中部分ta元素，实现了高熵钽锆碳陶瓷前驱体材料形成过程中的断裂从晶间断裂到串晶断裂的变化过程，保证了高熵钽锆碳陶瓷前驱体材料的高温性能不降反升，有效地提高了高熵钽锆碳陶瓷前驱体材料的高温力学性能(即热稳定性)；本发明的工艺简单，可控程度高，陶瓷产率高，1400℃和1600℃的陶瓷产率分别为45.19～46.84％和38.35～39.59％，900℃和1600℃的弯曲强度分别565～586mpa和588～598mpa，其具有良好的实际应用价值。
1.一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述钽源溶液中的ta、金属离子强配位剂、金属离子弱配位剂、有机溶剂和水的混合物的质量比为1：1.5～3：0.8～1.2：2～4：1。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述加热回流的温度为80～130℃，时间为1～6h。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s1中，所述钽源为钽酸丙酯、钽酸异丙酯、钽酸丁酯、钽酸异丁酯中的一种或多种；
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述试剂1为甲酸、四氢呋喃、丙酮、二氯甲烷、氯仿、乙酰丙酮、氯仿、正己烷、环己烷、乙腈、n,n-二甲基甲酰胺、n,n-二甲基乙酰胺中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s2中，所述二氯二茂锆、有机溶剂和试剂1的质量比为10～20：30～60：1；
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述聚烯烃的分子量为8000～40000，优选为10000～20000。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s3中，所述试剂2为甲基锂、乙基锂、丙基锂、异丙烯基溴化镁、正丁烯基溴化镁、异丁烯基溴化镁、正戊烯基溴化镁、异戊烯基溴化镁中的一种或多种；
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，在所述步骤s5中，所述热处理的温度为150～250℃，时间为5～24h。
10.一种高熵钽锆碳陶瓷前驱体，其特征在于，所述高熵钽锆碳陶瓷前驱体采用权利要求1～10中任意一项所述的制备方法制备的。