钼含量调控对(CoNi)80-x Cr10 Fe10 Mox 多主元合金微观结构与力学性能的协同优化机制

为解决FCC结构多主元合金(MPEAs)强度-塑性平衡难题，研究人员系统探究了Mo含量对(CoNi)80-x Cr10 Fe10 Mox 合金的相变行为与强化机制。发现Mo添加诱发μ相析出，使抗拉强度提升300MPa且塑性仅损失8%，通过晶粒细化（150→7.4μm）和第二相强化实现性能突破，为FCC MPEAs设计提供新策略。

　　

在材料科学领域，开发兼具高强度与良好塑性的结构材料一直是研究者追逐的圣杯。多主元合金（Multi-principal element alloys, MPEAs）因其独特的成分设计和优异的性能成为研究热点，其中面心立方（Face-centered cubic, FCC）结构的MPEAs虽具有出色塑性，但强度不足严重制约其工程应用。如何通过微观结构调控实现强度-塑性的协同提升，成为当前材料设计的核心挑战。

针对这一难题，研究人员以(CoNi)_80-x
Cr₁₀
Fe₁₀
Mo_x
合金体系为研究对象，通过调控钼（Mo）含量探索相组成演变规律及其对力学性能的影响机制。研究发现，随着Mo含量增加，合金从单相FCC结构转变为FCC+μ相双相结构，堆垛层错能（Stacking fault energy, SFE）从20.25 mJ/m²
（Mo5）降至19.62 mJ/m²
（Mo13）。热机械处理后，Mo13合金中μ相沿晶界析出，形成独特的强化网络。

研究采用光学显微镜、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）进行微观结构表征，结合电子背散射衍射（EBSD）分析晶粒取向，通过室温拉伸试验评估力学性能。利用X射线衍射（XRD）确定相组成，采用纳米压痕测试局部力学响应。

微观结构演变
Mo含量增加促使合金从单相FCC（A-Mo5）转变为FCC+μ相（A-Mo13）双相结构。μ相作为富Mo硬质相，呈纳米级颗粒分布于晶界，有效钉扎位错。

力学性能提升
A-Mo13合金抗拉强度达1.2GPa，较单相A-Mo9提升300MPa，延伸率仅降低8%。EBSD分析显示热机械处理使晶粒尺寸从150μm细化至7.4μm，μ相通过阻碍位错运动（Orowan机制）和改变裂纹扩展路径实现协同强化。

强化机制解析
晶界强化（Hall-Petch效应）贡献约45%强度增量，μ相析出强化贡献38%，位错强化占17%。μ相的存在使裂纹扩展路径迂曲化，延迟断裂发生。

该研究通过成分-工艺-结构-性能的闭环设计，证实Mo添加与热机械处理的协同作用可突破FCC MPEAs的强度极限。μ相调控策略为开发新一代高性能结构材料提供理论依据，其"细晶+第二相"的复合强化模式对航空航天、核能等领域的高端材料研发具有重要指导意义。论文发表于《Materials Characterization》，为MPEAs的工业化应用奠定了实验基础。