導讀：如何有效提高L12相的相穩(wěn)定性成為了開發(fā)高承溫能力、使用壽命長的高溫結(jié)構(gòu)材料。本文著重于在充分保障Co基合金系統(tǒng)內(nèi)FCC- L12雙相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下設計了新型高性能的Co-Al-Nb基高溫合金，該合金具有高 γ‘-固溶線溫度以及在環(huán)境溫度和高溫下均具有出色的強度。新開發(fā)的 Co-Al-Nb-Ni-Ti-Ta 多組分富鈷合金在環(huán)境溫度和高溫下均表現(xiàn)出出色的屈服強度，在 25°C 時達到 1023 ± 27 MPa，在 700°C 時達到 897 ± 53 MPa，這些發(fā)現(xiàn)不僅為L12強化合金的合金設計與變形行為提供了基本的理解，而且還向人們展示了基于多組分富鈷合金系統(tǒng)開發(fā)下一代高溫結(jié)構(gòu)材料的巨大潛力。

2006年，Co-Al-W三元合金中L12型 γ′-Co3（Al，W）有序沉淀相的發(fā)現(xiàn)為在富鈷合金體系中開發(fā)下一代高溫結(jié)構(gòu)材料提供了新的機遇。為了獲得更優(yōu)的沉淀強化效果，這要求沉淀增強相在工作溫度下保持足夠優(yōu)越的熱力學穩(wěn)定性。然而，據(jù)報道，L12-Co3（Al，W）相在高溫下是亞穩(wěn)的，在900°C下長期服役后分解為脆性的B2相和D019-Co3W相。此外，大多數(shù)添加到三元Co-Al-W合金中的四元合金也傾向于誘導脆性沉淀相的形成。在拉伸變形過程中，這些有害的脆性相可能會導致嚴重的脆化和災難性的脆性斷裂。此外，這種脆性相的形成也會耗盡基體中的耐火元素，大大降低固溶強化的有效性。L12沉淀相的粗化速度也會因耐火元素的消耗而大大加快。

如何有效提高L12相的相穩(wěn)定性成為了開發(fā)高承溫能力、使用壽命長的高溫結(jié)構(gòu)材料。值得注意的是，除了相穩(wěn)定性外，在評估其工程應用潛力時還應充分考慮材料的質(zhì)量密度。為了穩(wěn)定Co-Al-W基合金中的L12相，人們通常需要添加大量的高密度的鎢元素，導致這類合金的質(zhì)量密度通常過高（例如，Co-9Al-9.8W合金的密度高達9.82 g/ cm3，將嚴重降低能量損耗和轉(zhuǎn)換效率。因此，開發(fā)高熱穩(wěn)定、密度較低的無鎢Co基高溫合金最近受到了學術(shù)界的極大關(guān)注。

在本研究中，作者著重于在充分保障Co基合金系統(tǒng)內(nèi)FCC- L12雙相結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的前提下設計了新型高性能的Co-Al-Nb基高溫合金，顯示出了優(yōu)越的高溫熱穩(wěn)定性、強韌性和較低的質(zhì)量密度；并系統(tǒng)研究了其合金化元素對微觀組織演化、相穩(wěn)定性和機械性能的影響。這些發(fā)現(xiàn)不僅為L12強化合金的合金設計與變形行為提供了基本的理解，而且還向人們展示了基于多組分富鈷合金系統(tǒng)開發(fā)下一代高溫結(jié)構(gòu)材料的巨大潛力。相關(guān)研究成果以 “L12-strengthened multicomponent Co-Al-Nb-based alloys with high strength and matrix-confined stacking-fault-mediated plasticity”為標題發(fā)表在Acta Materialia期刊。論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2022.117763。該論文第一作者為香港城市大學材料科學與工程系曹博軒博士(B.X. Cao), 通訊作者為香港城市大學材料科學與工程系的楊濤教授（T. Yang），主要合作者包括來自廈門大學的W.W. Xu教授，深圳大學的C.Y. Yu教授等，香港城市大學的劉錦川院士 (C.T. Liu) 為該論文的共同通訊作者。該研究工作受到了來自國家自然科學基金委（Grant 52101151）和廣東省科技部 (Grant 2020A1515110647) 以及香港研資局（CityU Grant: 11213319, 11202718, 21205621, 9610498）等多方面的支持。

圖文摘要：

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