三元过渡金属硼化物Os1-xRuxB2的制备及其结构和性能研究

摘要： 以高纯锇(Os)、钌(Ru)、硼(B)粉为原料, 在常温常压下采用机械化学法制备了三元过渡金属硼化物Os1-xRuxB2粉末, 并对合成的粉末进行无压烧结使其致密化。研究了机械化学法合成Os1-xRuxB2的反应过程、Ru含量对OsB2相结构的影响、合成粉末的热稳定性及烧结后块体材料的力学性能。采用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对Os1-xRuxB2粉末及块体的相成分、表面形貌和微观结构进行表征, 并通过维氏硬度计测得其烧结后块体材料的显微硬度。实验结果表明: 合成过程中生成了中间产物Os1-xRuxB1.1, 随着球磨时间的延长有少量Os1-xRuxB2生成, 球磨24 h后合成粉末的主相为Os1-xRuxB2, 继续球磨到40 h, 粉末中相成分不再发生变化。当x≤0.1时, 合成粉末的主相为六方结构Os1-xRuxB2; 而当x≥0.15时,合成粉末的主相为正交结构的Os1-xRuxB2。经1450℃(保温1 h)热处理后的粉末中有部分六方结构的Os1-xRuxB2向正交结构发生相变, 并生成了低硼化物 (Os1-xRux)2B3。合成的OsB2和Os0.85Ru0.15B2粉末经1700℃无压烧结后颗粒呈板条状, 其致密度均为85%左右, 在0.49 N载荷下测得其硬度分别(27±2) GPa和(21±1) GPa。