东北大学资源与环境系薛向欣教授团队是国内外长期系统开展硼化钨陶瓷及其复合材料化研究的团队之一。团队在高纯硼化钨粉体合成、坯体成型、陶瓷及其复合材料致密化烧结、材料的结构-性能“一体化”方面建立了系统的理论和技术体系，为超硬材料、耐磨材料、高温难熔材料、核辐射防护材料等前沿研究领域提供了可选择的材料体系。
1、在硼化钨粉体方面
针对硼元素易挥发所引发目标产物计量比易偏离、纯度高且粒径均匀的硼化钨粉体难度大等问题，研究团队开发了熔盐电解法、固相合成法、熔盐辅助合成法、自蔓延合成法、应热压合成法制备高质量的硼化钨粉体的技术，阐明合成机理并实现了工艺条件优化，为工业化生产高质量的纳米和微米级硼化钨粉体奠定了理论和技术基础。
其中，研究团队首次提出了WB4粉体的合成策略，为新型超硬材料的制备提供了理论基础，具有重大创新。
2、在硼化钨陶瓷及其复合材料方面
针对硼化钨化合物共价键程度高、自扩散系数极低所引发烧结难致密化的问题。研究团队采取微结构调控、强韧化、构化设计等策略，通过无压、热压烧结、反应烧结等制备技术成功制备了致密度高、力学性能优异、抗高温氧化性、导电性良好、可加工型优异的硼化钨陶瓷及其复合材料。
此外，团队也发现硼化钨陶瓷在热压条件下会发生一定程度的取向排列和生长，但通过调节掺杂助剂量可以实现晶粒取向的调控，并实现硼化钨陶瓷的织构化，陶瓷性能得到大幅提升。
另外，团队通过原位烧结技术制备得到了硬度为49.8GPa的WB4陶瓷,这一结果也与理论值吻合，为工业化制备超硬材料开辟了道路。
3、硼化钨-金属/高分子基复合材料在核屏蔽材料领域的应用
目前，核屏蔽材料通常需要同时添加防中子和伽马射线的组分才能实现同时屏蔽中子和γ射线的功能，而本团队所研发的硼化钨则能正好符合上述要求。因而，本团队以硼化钨为主要组分，通过金属浸渗、粉末冶金法等材料制备技术，开发了组元分布均匀、力学性能优异、兼具中子和γ射线屏蔽性能的高体积密度硼化钨-铝基复合材料、硼化钨-钛基复合材料、硼化钨-高分子基复合材料。相关制备工艺简单、屏蔽组分易调控，能满足不同辐射场所。其中3mm厚的硼化钨-铝基复合材料的热中子屏蔽率达到了99%；15cm厚的硼化钨-铝基复合材料对γ射线（0.MeV）的屏蔽率达到了99%。可以看出，本团队研发的硼化钨新型核辐射防护复合材料有望在乏燃料贮存、航空航天、反应堆屏蔽，仪器仪表元件、医疗射线防护等领域得到广泛应用。
主要完成人：薛向欣教授，曹晓舟副教授，马科博士（中科院金属研究所）。研究工作也得到了国家自然科学基金（No.、No.）、辽宁省博士启动基金（）、中央高校基本科研业务费（N、N）的支持，在此表示感谢！
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