CN114196914B - 一种碳化物高熵陶瓷材料、碳化物陶瓷层及其制备方法和应用 - Google Patents

一种碳化物高熵陶瓷材料、碳化物陶瓷层及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及材料表面涂层技术领域，尤其涉及一种碳化物高熵陶瓷材料及其制备方法、一种陶瓷涂层及其制备方法和应用。本发明提供的碳化物高熵陶瓷材料，化学组成为(ZrCrTiVNb)C，元素含量为：Zr元素的摩尔分数为6～10％，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。本发明提供的(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷材料利用高熵合金鸡尾酒效应、高熵效应、固溶强化效应，最大程度地发挥各金属元素的作用，能够同时提高碳化物陶瓷材料的机械力学性能、耐腐蚀性能、高温稳定性能和润滑耐磨性能，得到高硬度、优异耐腐蚀性能和自润滑性能的碳化物高熵陶瓷材料。

Description

一种碳化物高熵陶瓷材料、碳化物陶瓷层及其制备方法和 应用
技术领域
本发明涉及材料表面涂层技术领域，尤其涉及一种碳化物高熵陶瓷材料、碳化物陶瓷层及其制备方法和应用。
背景技术
碳化物陶瓷涂层因具有高硬度、高弹性模量、高耐磨性等优异的力学性能，以及高熔点、高热导、耐烧蚀等高温稳定性能，在工具、刀具、模具等机械制造以及航空、航天、核能等高端装备领域广泛应用。但随着制造业和高端装备的不断发展，对涂层综合性能要求越来越高。常规的单组元(WC、ZrC、SiC、TiC等)和二组元(TiZrC、TiHfC、TiVC等)碳化物涂层逐渐不能满足恶劣服役环境和工况条件的使用要求。因此，研究人员在现有碳化物涂层的基础上添加新的元素，开发三组元、四组元以及更多组元的碳化物涂层，但是多元组分之间的存在相界面相容困难的问题。
“Characteristics of(TiAlCrNbY)C films deposited by reactive magnetronsputtering”(M.Braic,V.Braic,M.Balaceanu,C.N.Zoita,A.Vladescu,E.Grigore.Surface&Coatings Technology,2010,204(12):2010～2014)公开了(TiAlCrNbY)C高熵涂层，涂层摩擦系数为0.05～0.25，但是涂层硬度仅在13～23GPa之间，低于传统碳化物陶瓷涂层。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种碳化物高熵陶瓷材料、碳化物陶瓷层及其制备方法和应用，本发明提供的碳化物高熵陶瓷材料具有高硬度、优异耐腐蚀性能和自润滑性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种碳化物高熵陶瓷材料，化学组成为(ZrCrTiVNb)C，元素含量为：Zr元素的摩尔分数为6～10％，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。
优选的，所述碳化物高熵陶瓷材料的晶型结构为面心立方结构。
本发明提供了上述技术方案所述碳化物高熵陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
在基底表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷材料，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶。
优选的，所述碳源气体和惰性气体的流量比为(1～2):1，反应溅射气源的压力为0.4～0.8Pa；阴极靶电流独立的为50～125A，阴极靶脉冲偏压独立的为-400～-200V；
所述沉积的温度为300～400℃。
本发明提供了一种陶瓷涂层，包括过渡层和设置于所述过渡层表面的碳化物陶瓷层，所述碳化物陶瓷层的材料为上述技术方案所述的碳化物高熵陶瓷材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化物高熵陶瓷材料。
优选的，所述碳化物陶瓷层的厚度为2～10μm。
优选的，所述过渡层的化学组成为ZrCrTiVNb，所述过渡层的厚度为200～800nm。
本发明提供了上述技术方案所述陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
在过渡层表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷层，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶。
优选的，所述过渡层的制备方法包括以下步骤：在基底表面进行多弧离子镀沉积，得到过渡层。
本发明提供了上述技术方案所述陶瓷涂层或上述技术方案所述制备方法制备的陶瓷涂层在工具、刀具、模具、航天航空设备或核能设备表面涂层中的应用。
本发明提供了一种碳化物高熵陶瓷材料，化学组成为(ZrCrTiVNb)C，元素含量为：Zr元素的摩尔分数为6～10％，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。本发明提供的(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷材料是一种多元金属碳化物材料，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素，并控制Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素组合，产生了Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素的高熵合金鸡尾酒效应、高熵效应和固溶强化效应，最大程度地发挥各金属元素的作用，能够同时提高碳化物陶瓷材料的机械力学性能、耐腐蚀性能、高温稳定性能和润滑耐磨性能，得到了高硬度、优异耐腐蚀性能和自润滑性能的碳化物高熵陶瓷材料。
本发明提供了上述技术方案所述碳化物高熵陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：采用多弧离子镀，反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶，在基底表面进行沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷材料。本发明提供的制备方法能够提高碳化物高熵陶瓷材料的致密性，有助于提高材料的力学性能。
本发明提供了一种陶瓷涂层，包括过渡层和设置于所述过渡层表面的碳化物陶瓷层，所述碳化物陶瓷层的材料为上述技术方案所述的碳化物高熵陶瓷材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化物高熵陶瓷材料。本发明提供的陶瓷涂层包括过渡层，所述过渡层过渡层能够消除基底与碳化物陶瓷层的热膨胀系数差异，提高碳化物陶瓷层与基底的结合力。本发明提供的陶瓷涂层包括碳化物陶瓷层，所述碳化物陶瓷层的材料为化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷材料，具有高硬度、优异耐腐蚀性能和自润滑性能，由实施例的结果表明，本发明提供的陶瓷涂层用纳米压痕法进行硬度测试时，硬度为26～30GPa；进行干摩擦性能测试时陶瓷涂层稳定阶段摩擦系数为0.1～0.15；对陶瓷涂层进行中性盐雾试验时，经过1000h中性盐雾试验后，陶瓷涂层表面没有产生腐蚀点。
本发明提供了上述技术方案所述陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：在过渡层表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷层，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶。本发明提供的制备方法采用多弧离子镀在过渡层表面沉积碳化物陶瓷层，能够进一步提高陶瓷涂层的致密度，强度和耐久性好，且附着强度好。
附图说明
图1为实施例1制备的陶瓷涂层的X射线衍射谱图；
图2为实施例1制备的陶瓷涂层的摩擦系数曲线图；
图3实施例1制备的陶瓷涂层经过1000h中性盐雾试验后的表面照片。
具体实施方式
本发明提供了一种碳化物高熵陶瓷材料，化学组成为(ZrCrTiVNb)C，元素含量为：Zr元素的摩尔分数为6～10％，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。
本发明提供的碳化物高熵陶瓷材料的化学组成为(ZrCrTiVNb)C。
在本发明中，所述(ZrCrTiVNb)C中，Zr元素的摩尔分数为6～10％，优选为6.5～9％；Cr元素的摩尔分数为6～10％，优选为6.5～9％；Ti元素的摩尔分数为6～10％优选为6.5～9％；V元素的摩尔分数为6～10％优选为6.5～9％；Nb元素的摩尔分数为6～10％，优选为6.5～9％；Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。
在本发明中，所述碳化物高熵陶瓷材料的晶型结构优选为面心立方结构。本发明提供的碳化物高熵陶瓷材料优选为单相结构，本发明提供的碳化物高熵陶瓷材料优选具有单一的面心立方(FCC)的晶体结构，所述面心立方的晶体结构为固溶单相晶型结构，具有高熵特性，因此，本发明提供的优选为面心立方的晶体结构的碳化物高熵陶瓷材料具有典型的高熵结构，具有高熵特性。
本发明提供了上述技术方案所述碳化物高熵陶瓷材料的制备方法，包括以下步骤：
在基底(以下称为第一基底)表面进行多弧离子镀沉积(以下称为第一沉积)，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷材料，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体(以下称为第一惰性气体)，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶(以下称为第一Zr单质金属靶)、Cr单质金属靶(以下称为第一Zr单质金属靶)、Ti单质金属靶(以下称为第一Ti单质金属靶)、V单质金属靶(以下称为第一V单质金属靶)和Nb单质金属靶(以下称第一Nb单质金属靶)。
在本发明中，所述碳源气体优选为CH4和/或C2H2，更优选为C2H2。
在本发明的具体实施例中，所述第一惰性气体具体优选为Ar气。
在本发明中，所述碳源气体和第一惰性气体的流量比优选为(1～2):1，更优选为(1.2～1.5):1。
在本发明中，反应溅射气源的压力优选为0.4～0.8Pa，更优选为0.45～0.7Pa。
在本发明中，所述第一Zr单质金属靶的纯度优选≥99％，第一Cr单质金属靶的纯度优选≥99％，第一Ti单质金属靶的纯度优选≥99％，第一V单质金属靶的纯度优选≥99％，第一Nb单质金属靶的纯度优选≥99％。
本发明对所述第一Zr单质金属靶、第一Cr单质金属靶、第一Ti单质金属靶、第一V单质金属靶和第一Nb单质金属靶的来源没有特殊要求，优选直接购买。
在本发明中，所述第一Zr单质金属靶、第一Zr单质金属靶、第一Ti单质金属靶、第一V单质金属靶和第一Nb单质金属靶的电流独立的优选为50～125A，更优选为65～120A。
在本发明中，所述第一Zr单质金属靶、第一Zr单质金属靶、第一Ti单质金属靶、第一V单质金属靶和第一Nb单质金属靶的脉冲偏压独立的优选为-400～-200V，更优选为-250～-250V。
在本发明中，所述第一基底用于采用多弧离子镀制备所述碳化物高熵陶瓷材料时的承接容器，本发明对所述第一基底的材质没有特殊要求。
在本发明中，所述第一沉积的温度优选为300～400℃，更优选为320～350℃。
本发明提供了一种陶瓷涂层，包括过渡层和设置于所述过渡层表面的碳化物陶瓷层，所述碳化物陶瓷层的材料为上述技术方案所述的碳化物高熵陶瓷材料或上述技术方案所述制备方法制备得到的碳化物高熵陶瓷材料。
在本发明中，所述碳化物陶瓷层的厚度优选为2～10μm，更优选为2.5～8μm。
在本发明中，所述过渡层的化学组成优选为ZrCrTiVNb，所述过渡层的厚度优选为200～800nm，更优选为250～700nm。
本发明提供了上述技术方案所述陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
在过渡层表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷层，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶。
在本发明中，所述过渡层的制备方法优选包括以下步骤：在基底(以下称为第二基底)表面进行多弧离子镀沉积(以下称为第二沉积)，得到过渡层。
在本发明中，所述过渡层的化学组成为ZrCrTiVNb的过渡层，所述多弧离子镀优选在惰性气体(以下称为第二惰性气体)中进行，阴极靶靶材优选为Zr单质金属靶(以下称为第二Zr单质金属靶)、Cr单质金属靶(以下称为第二Cr单质金属靶)、Ti单质金属靶(以下称为第二Ti单质金属靶)、V单质金属靶(以下称为第二V单质金属靶)和Nb单质金属靶(以下称为第二Nb单质金属靶)。
本发明对所述第二基底没有特殊要求。在本发明中，所述第二基底的材质优选为金属，在本发明的具体实施例中，所述第二基底具体优选为GH4169高温镍基合金，316L不锈钢或M2高速钢。
在本发明中，第二沉积所述过渡层之前，本发明优选还包括将所述第二基底依次进行溶剂清洗和活化清洗。
在本发明中，所述溶剂清洗优选将为：采用有机溶剂清洗所述第二基底。在本发明的具体实施例中，所述有机溶剂具体优选为丙酮。在本发明中，所述清洗优选在超声条件下进行，在本发明中，所述清洗的时间优选为20min。本发明对所述超声的具体实施过程没有特殊要求。
本发明对所述溶剂清洗后的第二基底进行活化清洗，在本发明中，所述活化清洗优选采用多弧离子镀进行。
在本发明中，所述活化清洗优选在惰性气体(以下成为第三惰性气体)中进行。在本发明中，所述第三惰性气体优选为Ar气。
在本发明中，所述第三惰性气体的优选压力优选为1～2Pa，在本发明中，活化清洗时的脉冲偏压优选为600～1000V，更优选为650～850V。在本发明中，所述灰化清洗的时间优选为30min。
在本发明中，所述活化清洗优选在多弧离子镀真空腔室中进行，本发明向所述多弧离子镀真空腔室通入所述惰性气体之前，本发明优选将所述多弧离子镀真空腔室抽真空，自所述多弧离子镀真空腔室的真空度≤6.0×10-3Pa。
本发明优选通过多弧离子镀，惰性气体辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗。
在本发明的具体实施例中，所述第二惰性气体具体优选为Ar气。
在本发明中，所述第二惰性气体的压力优选为0.4～0.8Pa，更优选为0.45～0.7Pa。
在本发明中，所述第二Zr单质金属靶的纯度优选≥99％，第二Cr单质金属靶的纯度优选≥99％，第二Ti单质金属靶的纯度优选≥99％，第二V单质金属靶的纯度优选≥99％，第二Nb单质金属靶的纯度优选≥99％。
本发明对所述第二Zr单质金属靶、第二Cr单质金属靶、第二Ti单质金属靶、第二V单质金属靶和第二Nb单质金属靶的来源没有特殊要求，优选直接购买。
在本发明中，所述第二Zr单质金属靶、第二Zr单质金属靶、第二Ti单质金属靶、第二V单质金属靶和第二Nb单质金属靶的电流独立的优选为50～125A，更优选为65～120A。
在本发明中，所述第二Zr单质金属靶、第二Zr单质金属靶、第二Ti单质金属靶、第二V单质金属靶和第二Nb单质金属靶的脉冲偏压独立的优选为-400～-200V，更优选为-250～-250V。
在本发明中，所述第二沉积的温度优选为300～400℃，更优选为320～350℃。
在本发明中，所述碳化物陶瓷层制备方法的保护范围优选与上文记载的碳化物高熵陶瓷材料制备方法保护的范围相同相同，再此不再赘述。
本发明提供了所述陶瓷涂层或上述技术方案所述制备方法制备的陶瓷涂层在工具、刀具、模具、航天航空设备或核能设备表面陶瓷涂层中的应用
本发明提供的陶瓷涂层具有高硬度、优异耐腐蚀性能和自润滑性能。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
将GH4169基底用丙酮超声清洁20min后，置于多弧离子镀真空腔室中，抽真空至5.0×10-3Pa，通入高纯氩气控制气压为1.5Pa，控制脉冲偏压为800V，辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗30min。
控制Ar流量调节气压为0.6Pa。打开Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶电源，控制Zr靶电流115A、Cr靶电流75A、Ti靶电流55A、V靶电流75A、Nb靶电流125A，脉冲偏压-200V，沉积ZrCrTiVNb过渡层厚度400nm。
通入C2H2，调节C2H2和Ar流量比为1.5:1，气压0.5Pa，控制Zr靶电流115A、Cr靶电流75A、Ti靶电流55A、V靶电流75A、Nb靶电流125A，脉冲偏压-200V，沉积(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷层厚度4.8μm。
对本实施例制备的陶瓷涂层采用纳米压痕法进行硬度测试，硬度为30GPa。
对本实施例制备的陶瓷涂层进行了X射线衍射表征，如图1。由图1可以得出，本实施例制备的陶瓷涂层为简单的固溶单相晶型结构，具有典型的高熵结构。
对本实施例制备的陶瓷涂层进行干摩擦性能测试，在大气环境中进行，载荷为5N，速度为10cm/s，摩擦试样为Si3N4，直径为
Figure BDA0003409938980000081
测试结果如图2。由图2可以得出，陶瓷涂层稳定阶段摩擦系数为0.10。
对本实施例制备的陶瓷涂层进行中性盐雾试验，中性盐雾试验按照国标10125-2012人造气氛腐蚀实验盐雾试验规定的方法进行的。具体为：配置pH值为6.5的氯化钠溶液，溶液经喷雾装置喷到密闭的盐雾试验箱内，样品放在盐雾试验箱内，间断性的观察样品表面是否锈蚀，连续放置1000h，取出后观察样品表面是否有锈蚀。测试结果如图3。由图3可以得出，经过1000h中性盐雾试验后，陶瓷涂层表面没有产生腐蚀点。
实施例2
将316不锈钢基底用丙酮超声清洁20min后，置于多弧离子镀真空腔室中，抽真空至5.0×10-3Pa，通入高纯氩气控制气压为2Pa，控制脉冲偏压为600V，辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗30min。
控制Ar流量调节气压为0.8Pa。打开Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶电源，控制Zr靶电流120A、Cr靶电流80A、Ti靶电流60A、V靶电流80A、Nb靶电流120A，脉冲偏压-400V，沉积ZrCrTiVNb过渡层厚度200nm。
通入C2H2，调节C2H2和Ar流量比为1:1，气压0.5Pa，控制Zr靶电流120A、Cr靶电流80A、Ti靶电流60A、V靶电流80、Nb靶电流120A，脉冲偏压-400V，沉积(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷层厚度2.5μm。
与实施例1的测试方法相同，本实施例制备的(ZrCrTiVNb)C陶瓷涂层为简单的FCC固溶单相晶型结构，硬度为26GPa，摩擦系数0.15，经过1000h中性盐雾试验后，陶瓷涂层表面没有产生腐蚀点。
实施例3
将GH4169基底用丙酮超声清洁20min后，置于多弧离子镀真空腔室中，抽真空至5.0×10-3Pa，通入高纯氩气控制气压为1Pa，控制脉冲偏压为1000V，辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗30min。
控制Ar流量调节气压为0.8Pa。打开Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶电源，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积ZrCrTiVNb过渡层厚度700nm。
通入C2H2，调节C2H2和Ar流量比为1.5:1，气压0.5Pa，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷层厚度8.5μm。
与实施例1的测试方法相同，本实施例制备的(ZrCrTiVNb)C陶瓷涂层为简单的FCC固溶单相晶型结构，硬度为28GPa，摩擦系数0.1，经过1000h中性盐雾试验后，陶瓷涂层表面没有产生腐蚀点。
对比例1
将GH4169基底用丙酮超声清洁20min后，置于多弧离子镀真空腔室中，抽真空至5.0×10-3Pa，通入高纯氩气控制气压为1Pa，控制脉冲偏压为1000V，辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗30min。
控制Ar流量调节气压为0.8Pa。打开Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶电源，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积ZrCrTiVNb过渡层厚度700nm。
通入C2H2，调节C2H2和Ar流量比为0.5:1，气压0.5Pa，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积得到杂乱原子组合的非晶结构涂层，不能沉积得到(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷层。
对比例2
将GH4169基底用丙酮超声清洁20min后，置于多弧离子镀真空腔室中，抽真空至5.0×10-3Pa，通入高纯氩气控制气压为1Pa，控制脉冲偏压为1000V，辉光放电产生等离子体，对基底表面进行活化清洗30min。
控制Ar流量调节气压为0.8Pa。打开Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶电源，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积ZrCrTiVNb过渡层厚度700nm。
通入C2H2，调节C2H2和Ar流量比为2.5:1，气压0.5Pa，控制Zr靶电流110A、Cr靶电流70A、Ti靶电流55A、V靶电流70A、Nb靶电流110A，脉冲偏压-200V，沉积得到杂乱原子组合的非晶结构涂层，不能沉积得到(ZrCrTiVNb)C高熵陶瓷层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种碳化物高熵陶瓷材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基底表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷材料，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶；
所述碳化物高熵陶瓷材料的化学组成为(ZrCrTiVNb)C，元素含量为：Zr元素的摩尔分数为6～10％，Zr元素、Cr元素、Ti元素、V元素和Nb元素摩尔分数相同。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳化物高熵陶瓷材料的晶型结构为面心立方结构。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳源气体和惰性气体的流量比为(1～2):1，反应溅射气源的压力为0.4～0.8Pa；阴极靶电流独立的为50～125A，阴极靶脉冲偏压独立的为-400～-200V；
所述沉积的温度为300～400℃。
4.一种陶瓷涂层，其特征在于，包括过渡层和设置于所述过渡层表面的碳化物陶瓷层，所述碳化物陶瓷层的材料为权利要求1所述制备方法制备得到的碳化物高熵陶瓷材料。
5.根据权利要求4所述的陶瓷涂层，其特征在于，所述碳化物陶瓷层的厚度为2～10μm。
6.根据权利要求4所述的陶瓷涂层，其特征在于，所述过渡层的化学组成为ZrCrTiVNb，所述过渡层的厚度为200～800nm。
7.权利要求4所述陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在过渡层表面进行多弧离子镀沉积，得到化学组成为(ZrCrTiVNb)C的碳化物高熵陶瓷层，所述多弧离子镀的反应溅射气源包括碳源气体和惰性气体，所述多弧离子镀的阴极靶靶材为Zr单质金属靶、Cr单质金属靶、Ti单质金属靶、V单质金属靶和Nb单质金属靶。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述过渡层的制备方法包括以下步骤：在基底表面进行多弧离子镀沉积，得到过渡层。
9.权利要求4～6任一项所述陶瓷涂层或权利要求7或8所述制备方法制备的陶瓷涂层在工具、刀具、模具、航天航空设备或核能设备表面涂层中的应用。
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