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高熵过渡金属硼化物作为一种新型高熵陶瓷材料,兼具高硬度、高模量、优异的化学稳定性以及电化学性能,在航空航天以及能源领域具有广阔的应用前景。而高熵硼化物粉体的合成对于高熵硼化物陶瓷的制备和实现其应用至关重要。合成高纯细小的粉体不仅能降低陶瓷的烧结温度,而且能减小晶粒尺寸,获得致密度高且成分均匀的陶瓷块体。然而目前还没有关于高熵硼化物陶瓷粉体合成的报道。本文以合成高质量的高熵过渡金属硼化物粉体为目的,分别通过硼热还原法、碳/硼热还原法以及熔盐法以三种方法成功合成出高熵过渡金属硼化物的超细粉体。系统研究了原料配比、反应温度等因素对产物物相与形貌的影响;详细表征了产物的形貌、晶体结构、成分均匀性以及氧含量等特性;通过第一性原理计算并结合热力学分析确定了合成过程中的化学反应过程,并揭示了纳米高熵过渡金属硼化物的形成机理及生长过程。论文主要研究的内容及结果包括:采用硼热还原反应法合成以(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)B2为代表的高熵过渡金属硼化物粉体。首先从结构尺寸差异因子方面分析了其形成的可能性,然后以过渡金属氧化物、无定型硼粉为原料在1973 K成功合成出(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)B2粉体。经过表征测试显示合成粉体平均粒径约为310 nm。产物为高结晶度的六方晶体结构,组成金属元素等量且在微米-纳米尺度上均匀分布。经第一性原理计算得到(Hf0.2Zr0.2Ta0.2Nb0.2Ti0.2)B2高熵硼化物的混合焓为-0.232 k J/mol,且产物由原料经过一步反应直接生成,该方法合成粉体的氧含量为2.06 wt%。针对硼热还原反应合成产物氧含量高这一问题,通过碳/硼热还原法合成高纯高熵硼化物粉体,首先从结构尺寸差异因子及热力学两个方面对合成的可能性进行了分析,紧接着以过渡金属氧化物、碳粉、碳化硼粉体为原料在为2073 K条件下成功合成出氧含量仅为0.49 wt%的以(Hf0.25Nb0.25Ta0.25Ti0.25)B2为代表的高熵过渡金属硼化物粉体。该粉体由平均粒径为260 nm的单晶球状颗粒组成,四种过渡金属元素在纳米尺度到微米尺度上均匀分布。针对硼热还原反应以及碳/硼热还原法合成高熵过渡金属硼化物粉体合成温度高、产物粒径大等问题,采用熔盐法在相对较低的温度下合成细小的高熵过渡金属硼化物粉体。首先从结构尺寸差异因子及热力学两个方面对合成的可能性进行了分析,紧接着以KCl为熔盐介质在1423 K下成功合成以(Ta0.2Nb0.2Ti0.2W0.2Mo0.2)B2为代表的几种高熵粉体。表征结果显示随保温时间由10 min增加至30 min时,产物形貌由纳米颗粒转变成纳米花状结构,该结构由直径为10～20 nm,长度为100～200 nm纳米棒组成的纳米花,每根纳米棒为六方晶体结构且五种组成金属元素等量且在微米-纳米尺度上均匀分布。该高熵纳米结构的形成是由Ostwald Ripening过程中晶体界面控制的Layer-by-Layer（2D nucleation）生长方式控制。反应副产物B2O3的残留导致该粉体氧含量测定为2.57wt%。