铬氧化物与碳化物在强化CoCrFeNi多主元合金中的作用机制及高温性能优化研究

本文系统研究了不同制备工艺（电弧熔炼AM、气体雾化GA、机械合金化MA）对CoCrFeNi多主元合金（MPEAs）中铬化合物（Cr2O3/Cr23C6/Cr7C3）析出行为的影响，揭示了氧化物通过抑制动态再结晶和孪生诱导塑性（TWIP）提升575℃高温性能，而碳化物因硬度差异（Cr7C3优于Cr23C6）呈现高强度-低延展性特征，为高温应用MPEAs的相控制备提供新策略。

　　

亮点

本研究通过三种制备路径（电弧熔炼AM、气体雾化GA、机械合金化MA）调控CoCrFeNi多主元合金中铬化合物的析出行为，首次系统比较了Cr₂O₃氧化物与Cr₂₃C₆/Cr₇C₃碳化物对材料性能的差异化影响机制。

讨论

实验数据表明，制备工艺直接决定了合金的微观结构特征：

1. 1.

   AM样品：单一FCC相结构，通过热机械处理获得细晶强化；

2. 2.

   GA样品：Cr₂O₃氧化物弥散分布，在575℃高温下表现出独特的性能提升——这归因于"三重复合效应"：析出强化、再结晶抑制和孪生诱导塑性（TWIP）的协同作用；

3. 3.

   MA样品：碳化物类型受烧结温度调控（850℃→Cr₂₃C₆，1050℃→Cr₇C₃）。有趣的是，虽然两者均导致高强度-低延展性，但Cr₇C₃因较低硬度和诱发孪生效应，力学性能更优。

结论

1. 1.

   铬氧化物通过抑制动态再结晶显著提升高温性能，而室温性能差异较小；

2. 2.

   碳化物强化伴随延展性损失，但Cr₇C₃因孪生效应展现更好的强韧平衡；

3. 3.

   本研究为通过相工程优化MPEAs高温性能提供了明确的工艺-结构-性能关系图谱。