Ni-Mo-Cr合金在高溫和腐蝕環境中的應用越來越多，導致人們對研究添加Cr的Ni-Mo合金的有序-無序轉變產生了興趣。這些合金具有高溫強度，并在惡劣環境下具有卓越的抗氧化和耐腐蝕性能。鎳基合金能夠承受這種極端條件的能力主要歸功于Cr和Mo，這兩種元素加入后具有所需的高溫穩定性和耐腐蝕性。DO22(Ni3Mo)和/或D1a(Ni4Mo)組織對合金的顯微組織、力學性能和腐蝕性能都有影響，硬度增加、斷裂韌性降低增加了對氫脆和應力腐蝕開裂的敏感性。Ni-24%Mo-6%Cr三元合金表現出不同的fcc超晶格隨時效溫度的變化而穩定，在873 K時效后形成Ni、Mo (Pt、Mo型)和Ni Mo (D1a)共格疇。在含有2-4 wt.% Cr的Ni4Mo合金中，發現Cr能夠抑制D1a相，但沒有提供明確的解釋。近年來對Ni-20%Mo進行了大量報道，但尚未對Ni-Mo-Cr三元合金進行詳盡的研究。

印度巴巴原子研究中心的最新成果比較了二元Ni-29.5wt%Mo (簡稱Ni-29.5Mo)和三元Ni-16wt%Mo-7wt%Cr(簡稱Ni-16Mo-7Cr)，明確了合金中Cr元素的作用和影響機制，探討了三元合金中原子間的鄰近相互作用。相關論文以題為“Quantitative description of the role of Cr on the ordering characteristics of a single phase Ni-16 wt.% Mo-7wt.% Cr alloy”發表在Acta Materialia。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117263

本文合金均通過電弧熔煉制備，熔鑄后對二元Ni-29.5Mo、三元Ni-16Mo-7Cr合金分別進行1173K熱軋，1223K固溶退火2h和1450K固溶退火1h(水淬)，在真空下二元合金在973K-1073K時效3-50h，三元合金時效3-288h(水淬)。

研究發現淬火后的二元Ni-29.5Mo合金，以存在彌散{1 1/2 0}反射這一特征，真正對應于SRO結構，在第一NN距離有明顯的不同原子偏好。EXAFS研究首次證明在第一NN距離中不存在Mo-Mo鍵，且由于淬火合金中SRO的存在，Ni-Mo和Mo-Ni鍵長也不同。此外，用EXAFS擬合得到的WarrenCowley參數與以前報道的XRD結果非常吻合。Ni-16Mo-7Cr三元合金時效之后，合金中SRO傾向減少，但EXAFS測量中檢測到沒有完全破壞。Cr和Mo均優先與Ni原子結合，在第一NN距離處不存在Mo-Cr鍵。EXAFS分析提供了Cr取代Mo在fcc晶格中的直接證據。

圖1 (a) Ni-29.5Mo合金和(b) Ni-Mo合金中加入Cr后的SRO到LRO轉變示意圖

圖2 Ni- 25.9Mo合金和Ni-16Mo-7Cr合金淬火后衍射圖

圖3 Ni-29.5Mo合金經不同時效后的衍射斑點SAED標定圖和亮場暗場圖

圖4 (a)計算出的Ni-Mo、Ni-Cr和Cr-Mo系的相互作用參數；(b)比較Ni-Mo和Ni-Cr系的ECl值；(c) Ni-Mo合金中Cr原子的位置偏好示意圖

本研究利用實驗和模擬技術研究了Ni-29.5Mo和Ni-16Mo-7Cr合金的長期有序特性，以闡明添加Cr對Ni-16Mo-7Cr合金有序趨勢的作用。在Ni-Mo和Ni-Cr體系中，對多位點相互作用的ECIs幅度具有一定影響，證實了Ni-Cr體系比Ni-Mo體系的有序趨勢有所下降的實驗結果。三元Ni-16Mo-7Cr合金在高溫環境下長期暴露時，可能不會形成有序的金屬間化合物相，合金可能仍處于無序的fcc相狀態。本文對未來Ni-Mo-Cr三元合金的發展有積極作用。