NbTiTa-Cr难熔高熵合金

兼顾强度、塑性与抗氧化

通过添加低含量Cr或Al，打破难熔高熵合金塑性-抗氧化权衡，同时获得高强度和优异抗氧化性。

Liu, Chain Tsuan · 马兆龙 · Haoyang, Li · Xu, Ziqi · Cheng, Xingzuang Wang

International Journal of Refractory Metals and Hard Materials 2023

具体参数

氧化增重

{'zh': '7.2', 'en': '7.2'} mg/cm²

抗拉强度

{'zh': '800', 'en': '800'} MPa

延伸率

{'zh': '20', 'en': '20'} %

技术优势

塑性-抗氧化不再二选一

添加10 at.% Cr后，合金在800 °C下形成低PBR值的金红石型氧化膜，体积错配小，氧化膜开裂倾向降低，从而在保持高塑性的同时实现抗氧化性。

氧化增重不到现有可拉伸RCCA的1/3

Cr10合金在800 °C/20 h氧化增重低于7.2 mg/cm²，是迄今报道的所有具有拉伸塑性的RCCA中抗氧化性最优的。

氧化膜像千层酥，不易开裂

Cr10氧化膜由致密金红石层和多孔混合氧化物层交替堆叠，有效抑制应力累积和开裂。

应用场景

• 难熔高熵合金：提供Cr改性的NbTiTa基RCCA配方，实现塑性与抗氧化兼得。
• 航空发动机热端部件：替代现有高温合金，减轻热端部件重量并提高耐氧化性能。
• 高温结构材料：作为新型高温结构材料，适用于800 °C有氧环境承载结构。
• 先进高温合金：以高熵合金替代传统镍基合金，降低密度并提升抗氧化性。