近日，东莞理工学院交叉科学研究中心温冬辉博士后对Fe_xCrNi系中熵合金的相析出和抗高温氧化行为进行研究，相关成果以题为“Supersaturation and dissolvable a-Cr phase enable superior oxidation resistance in FeCrNi medium-entropy alloys”发表在Journal of Alloys and Compounds杂志上(DOI: 10.1016/j.jallcom.2023.170216)。通讯作者是交叉科学中心的王安定研究员和王彪教授。

对于Fe基合金而言，增加Cr含量通常可以提高其抗氧化和耐腐蚀性能，但是过量Cr元素的添加又会导致大量s-FeCr和Cr₂₃C₆等富Cr相在晶界析出，从而使合金发生沿晶脆性断裂和晶间腐蚀，而且大量的Cr被消耗也会进一步降低合金的抗氧化性能。因此，有必要采用新的合金设计策略来调控高Cr含量Fe基合金的微观组织。

中/高熵合金的设计策略有望在高溶质含量的合金中获得单相固溶体组织。本工作使用CALPHAD方法，设计了FeCrNi和Fe₃CrNi两种具有典型不同组织的合金，并对其相析出和抗高温氧化行为进行了系统研究。结果表明，FeCrNi合金由于高的Cr含量会析出a-Cr相，但是高熵效应的存在抑制了s-FeCr相析出。尽管a-Cr也会消耗基体中的Cr元素，而a-Cr在高温氧化过程中可以发生分解，持续为Cr₂O₃氧化膜的形成提供必要的Cr元素，从而保证合金长期的抗氧化能力。在较低Cr含量的Fe₃CrNi合金中则形成了Cr₂O₃+Fe₂O₃复合氧化膜，导致抗氧化性能大幅下降。该发现为开发新型耐热不锈材料提供了新思路。

本工作受国家自然科学基金(52201175, 52101130)、广东省基础与应用基础研究 (No. 2019A1515110051)和NSFC原创探索计划(12150001)等项目的支持。

原文链接 https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2023.170216

初稿：温冬辉 一审：刘钊 二审：李润霞 三审：王彪