长期以来在镍基超合金中得到应用的γ/γ'双相微结构，于2006年在三元Co-Al-W合金中被重新发现[1,2]，这引发了人们对基于钴的体系作为潜在高温结构材料的兴趣。在这些合金中，γ相是指一种无序的面心立方（fcc）钴富集基体，而γ'沉淀物是基于金属间化合物Co?(Al, W)的L1?有序相干颗粒。与镍相比，钴的熔点高出约40°C，这为在高温下获得更好的性能提供了可能[3]。
为了提高抗氧化性和耐腐蚀性，通常会在镍基和钴基超合金中添加Cr[4]。另一方面，Cr降低了γ'的固溶度温度，改变了γ'的体积分数和形态，减少了晶格失配，并促进了拓扑密排（TCP）相（如μ-Co?W?和c-Co?W）的形成[5, [6], [7]]。
这些效应部分是由于Cr虽然是一种形成γ相的元素，但它也会扩散到γ'中，取代(Al, W)亚晶格中的W。这种替代作用将W推入γ基体，改变了元素分配行为，进一步稳定了γ'相[8]。
当Cr含量达到8at.%及以上时，这些不稳定效应尤为明显。值得注意的是，尽管加工参数相似，文献中报道的Co-9Al-9W-8Cr合金的微观结构却存在显著差异[4,6,7,9]。一些研究报道了具有TCP相的球形γ'沉淀物[7]，另一些观察到形态不明确的粗化γ'沉淀物[4]，还有一些描述了具有层次化微结构的角状、聚集的γ'沉淀物[6,9]。相比之下，Cr含量较低的合金（例如4at.% Cr）始终形成稳定的γ/γ'微结构，这表明该体系对Cr添加非常敏感。
层次化微结构是指γ颗粒在γ'沉淀物内部析出的微结构，形成了微观层次。虽然这种现象在镍基[1,10]、铁基[11,12]和高熵超合金[13,14]中已有报道，但在其他钴基合金中尚未观察到，因此其在Co-9Al-9W-8Cr合金中的出现尤其引人注目[6]。层次化结构具有实际应用价值，因为它们与增强的高温强度和热稳定性相关[1,13,15]。
本研究旨在揭示Co-9Al-9W-8Cr合金中报道的微结构变化的原因，重点关注层次化微结构的形成机制。我们分析了两种具有相同名义成分的锭材：一种来自之前的研究[6]，另一种是新制备的样品。这两种锭材均通过真空电弧熔炼制成，并接受了相同的热处理条件和时间。通过电子显微镜、化学分析、原子探针断层扫描（APT）和热力学模拟，我们发现观察到的微观结构差异源于局部成分波动。
我们的结果表明，层次化微结构是在特定的局部条件下形成的，并且无法可靠地重复产生，这揭示了该合金体系对加工历史的极端敏感性。这些发现对合金设计和工艺工程具有重要意义，强调了严格控制局部成分和热历史以获得可重复且稳定的γ/γ'微结构的必要性。
