四硼化钨浅析

与一硼化钨（BW）、硼化二钨（BW2）、二硼化钨（WB2）和五硼化二钨（W2B5）一样，四硼化钨（WB4）也是由过渡金属钨（W）元素和非金属硼（B）元素组合成的一种无机化合物，具有出色的机械性能和电学性能，因而在机械加工、极端条件下电极制备等领域有着重要的应用。由于钨原子和硼原子的比例不同，所以不同硼化钨的理化性质、生产方法和用途等方面也存在一定的区别。下面主要介绍的是WB4的基本信息。

从概念上来看，四硼化钨是由1个钨原子和4个确原子组成的一种黑色粉末，是一种新型的超硬材料，英文名Tungsten Tetraborate，化学式WB4，相对分子量为227.85。

从物理化学性质上来看，WB4的外观为黑色粉末状，具有高硬度、低导电率、耐高温、抗磨损、良好的化学稳定性和能在常压下合成等优点。不过，在高于1000℃下，WB4仍会分解成硬度较低的WB2，从而降低力学性能。

为了进一步提高WB4的热稳定性和力学性能，研究者便向纯WB4中添加钽（Ta）、钼（Mo）或铬（Cr）等元素。研究表明，Ta掺杂可以有效提升WB4的热稳定性和抗氧化性，如在1500℃下，与未掺杂样品相比，Ta掺杂样品的WB4含量提升了97%，且Ta掺杂使得WB4的氧化温度由420℃提升至了460℃。Mo掺杂可以有效提升WB4的硬度，幷改善不均匀性，其强化机制为Mo取代硼三聚体改变电子结构。

从生产工艺上来看，WB4的生产步骤为将一定量的钨粉和无定型硼粉进行混合均匀，然后球磨，冷等静压压制，最后烧结即可。

从用途上来看，WB4可以作为陶瓷粉体，用于民用建筑涂料，固体工业涂料，卷钢涂料和底漆等；可以作为金刚石的代替材料制作各类切割工具。

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