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本实验采用元素合成法制备W2B5粉体,并通过添加Ni为烧结助剂烧结制备W2B5材料,考察了烧结助剂添加量及烧结温度对W2B5材料显微组织结构及室温力学性能的影响,评价了W2B5材料高温抗氧化性能及硼化钨复合材料的中子屏蔽性能,初步研究了自蔓延冶金法制备硼化钨粉体。本研究将对硼化钨材料的研制有着重要意义,为探索硼化钨材料基本性能并将其用于冶金、建材、核电、医疗、航空、国防等领域提供必要的实验数据与技术支撑。选用W、B单质为原料,采用元素合成法制备W2B5粉体。首先对反应系统地进行热力学计算及W-B二元相图分析；其次实验结果表明：通过XRD分析可知,W：B=1：2.5,在1500℃下保温1h可以合成纯净的W2B5粉体,W-B体系的传质方式受控于1500℃高温下B原子向W原子的扩散。选用Ni为烧结助剂高温烧结制备W2B5材料,系统地研究了烧结助剂添加量及烧结温度对材料烧结性能的影响。实验结果表明：Ni的加入及烧结温度的提高有助于材料体积收缩、降低材料气孔率及提高材料的相对密度,当Ni添加量为3wt%,1500℃高温下烧结时,材料的体积收缩率、气孔率及相对密度均达到最佳,依次为44.56%、2.87%及95.48%。XRD表明无添加剂加入时有助于W2B5材料的制备,当Ni加入后,检测产物依然仅为W2B5,并未检测出Ni。Ni的添加量及烧结温度对颗粒尺寸及形貌有很大影响,当无烧结助剂加入,1500℃下烧结时,材料的颗粒约为1μm的准球状,颗粒间疏松多孔,随着Ni的添加,颗粒生长为6-10μm的针棒状,且颗粒间紧密结合；同时随烧结温度的提高,材料颗粒间孔洞减少,颗粒尺寸长大,1500℃时,SEM观察表明Ni能够均匀地分散在W2B5基体之间。随着Ni的加入及烧结温度的提高,W2B5材料的室温力学性能增强,当Ni添加量为3wt%,1500℃高温下烧结时,材料的抗弯强度及维氏显微硬度均达到最佳,依次为240MPa及2563.06MPa,材料抗弯强度断口SEM观察表明为穿晶断裂,且弥散状Ni填充在W2B5基体之间。W2B5材料氧化行为实验中,热力学计算结果显示,W2B5材料在1000-1200℃会被空气氧化,随着氧化温度的升高,氧化反应更容易发生。差热-热重测试表明,W2B5材料在750-800℃开始被氧化,氧化温度低于1000℃时,氧化反应进行的很缓慢。氧化动力学及氧化产物的XRD、SEM分析显示,W2B5材料氧化后产物为WO3和B2O3,不同温度下,材料的氧化方式不同。1000-1100℃时,生成的液态B2O3覆盖在球状WO3周围,形成稳定的保护膜,阻止了氧化反应的进一步发生,此时,氧化速率受氧化层中元素扩散控制；1200℃时,液态B2O3汽化挥发,促进WO3尺寸生长,氧化层厚度增加至120μm,且出现部分氧化层脱落的现象,此时,氧化速率受氧化界面上化学反应控制。W2B5材料的氧化激活能为93.07kJ/mol。对硼化钨复合材料的中子屏蔽性能测试结果显示,随着硼化钨含量的增加,材料的中子屏蔽性能呈线性增强,当硼化钨含量为70wt%时,材料的中子屏蔽率达到93.2%。初步探讨了自蔓延冶金法制备硼化钨粉体,Mg-B2O3-W体系绝热温度计算表明,体系绝热温度Tad=2987K>1800K,说明该体系的自蔓延反应容易发生；同时对体系中可能发生反应的吉布斯自由能进行计算,结果显示体系中可能会生成WB及MgO。对自蔓延反应产物进行XRD分析显示,生成产物主要为W2B5、MgO及少量的WB和Mg3B2O6,Mg及B2O3的适当过量有助于W2B5的生成。采用HCl溶液对燃烧产物进行浸出,可以完全去除MgO及Mg3B2O6等副产物,燃烧过程中Mg及B2O3的适当过量均可增加浸出产物中W2B5的收率,同时促使硼化钨颗粒粒径的减小,从而说明可以通过改变反应物用量来达到控制硼化钨浸出产物组成及颗粒粒度的目的。