根据3D科学谷的市场洞察，添加钼可以显著影响FeCrCoNiMoₓ高熵合金的显微组织、硬度、耐蚀性能以及力学性能，具体表现为增加合金硬度、提高耐腐蚀性和改善力学性能。这些变化使得FeCrCoNiMoₓ高熵合金在极端环境下的应用更为广泛和可靠。
本期，借助材料设计的分享，本期3D科学谷与谷友共同领略掺钼的FeCoCrNi高熵合金（HEA）如何成为在这种极端环境中使用的候选材料。
▲论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijplas.2024.104142
3D科学谷洞察
Mo的添加对高熵合金的影响
1. 显微组织与力学性能变化：随着Mo含量的增加，FeCrCoNiMox高熵合金的显微组织由单相FCC中心立方固溶体组织可能逐渐转变为FCC+σ相和FCC+σ+μ相，这种组织的变化影响了合金的硬度，提升了屈服强度、抗拉强度和伸长率等力学性能。
2. 腐蚀行为：Mo含量对FeCoCrNiMox高熵合金的组织和腐蚀行为有显著影响。在FeCoCrNiMo0.3合金中形成沉淀，在FeCoCrNiMo0.6合金中增加。Cr2O3/Cr(OH)3的高比率和Mo氧化物的掺入使钝化膜更具保护性，从而提高了FeCoCrNiMo0.1合金的耐腐蚀性
3. 析氢反应性能：钼含量和热处理对FeCoCrNiMox高熵合金析氢反应性能和显微组织有影响。随着Mo含量的增加，显微组织由FCC相转变为FCC+σ相，最后可能转变为FCC+σ+μ相。FeCoCrNiMo HEA具有优异的催化性能，可以通过固溶和时效处理进一步改进。
4. 耐蚀性能：Mo含量对CoCrFeNiMo高熵合金组织及耐蚀性能有影响。随着Mo元素含量增加，合金腐蚀电位逐渐提高，极化电流不断减小，钝化区明显增大，表明Mo的增加提高了合金的耐蚀性能。”
强度-延展性协同效应的根源
通过L-PBF制备无缺陷的FeNiCrCoMoₓ高熵合金。
掺钼HEA呈现出多尺度强化机制。
钼在25°C时降低堆垛层错能，促进孪晶形成。
在600°C时，孪晶仅在FeNiCrCoMo₀.₃和FeNiCrCoMo₀.₅中存在。
添加7-11at%（原子百分比）的钼有助于在600°C时实现强度-延展性协同。
图1. L-PBF增材制造程序和制备的拉伸测试样品。
图3. FeCrCoNiMoₓ样品的典型微观结构。
图4. FeCrCoNiMoₓ样品在室温（25℃）拉伸试验下颈缩后变形阶段的变形微观结构演变。明场和暗场TEM图像揭示了FeCoCrNiMoₓ HEA 的不同孪晶效应：（a）Mo0、（b）Mo1、（c）Mo3和（d）Mo5。
图5. FeCrCoNiMoₓ样品在600℃拉伸变形后，颈缩断裂状态下的变形微观结构演变：（a）Mo0、（b）Mo1、（c）Mo3和（d）Mo5。
图6. （a）Mo3和（b）Mo5样品在25°C下拉伸变形后的颈缩断裂形态。
本项研究系统地研究了通过激光粉末床熔融（L-PBF）增材制造的、不同钼含量的FeCrCoNiMoₓ HEA在室温和高温（分别为25℃和600℃）下的力学性能。并进行了包括扫描电子显微镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）、透射电子显微镜（TEM）和定量模拟在内的多尺度分析，以评估微观结构演变和拉伸变形，并阐明其潜在机制。相关结论如下：
1. L - PBF工艺处理的FeCrCoNiMoₓ试样基体近无缺陷，有明显位错胞图案。添加钼（2.44、6.98和11.11at%）后，σ相沉淀增加，位错胞壁更清晰。
2. 结合计算、模拟和TEM观察，FeNiCrCoMoₓ高熵合金SFE随钼增而降、高温升高。室温下所有样品易孪晶，600°C时仅含特定钼量（可能x=0.3）样品有孪晶。
材料设计 l
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