Ni-Mo-Cr合金在高溫和腐蝕環(huán)境中的應(yīng)用越來(lái)越多，導(dǎo)致人們對(duì)研究添加Cr的Ni-Mo合金的有序-無(wú)序轉(zhuǎn)變產(chǎn)生了興趣。這些合金具有高溫強(qiáng)度，并在惡劣環(huán)境下具有卓越的抗氧化和耐腐蝕性能。鎳基合金能夠承受這種極端條件的能力主要?dú)w功于Cr和Mo，這兩種元素加入后具有所需的高溫穩(wěn)定性和耐腐蝕性。DO22(Ni3Mo)和/或D1a(Ni4Mo)組織對(duì)合金的顯微組織、力學(xué)性能和腐蝕性能都有影響，硬度增加、斷裂韌性降低增加了對(duì)氫脆和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂的敏感性。Ni-24%Mo-6%Cr三元合金表現(xiàn)出不同的fcc超晶格隨時(shí)效溫度的變化而穩(wěn)定，在873 K時(shí)效后形成Ni、Mo (Pt、Mo型)和Ni Mo (D1a)共格疇。在含有2-4 wt.% Cr的Ni4Mo合金中，發(fā)現(xiàn)Cr能夠抑制D1a相，但沒(méi)有提供明確的解釋。近年來(lái)對(duì)Ni-20%Mo進(jìn)行了大量報(bào)道，但尚未對(duì)Ni-Mo-Cr三元合金進(jìn)行詳盡的研究。

印度巴巴原子研究中心的最新成果比較了二元Ni-29.5wt%Mo (簡(jiǎn)稱Ni-29.5Mo)和三元Ni-16wt%Mo-7wt%Cr(簡(jiǎn)稱Ni-16Mo-7Cr)，明確了合金中Cr元素的作用和影響機(jī)制，探討了三元合金中原子間的鄰近相互作用。相關(guān)論文以題為“Quantitative description of the role of Cr on the ordering characteristics of a single phase Ni-16 wt.% Mo-7wt.% Cr alloy”發(fā)表在Acta Materialia。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117263

本文合金均通過(guò)電弧熔煉制備，熔鑄后對(duì)二元Ni-29.5Mo、三元Ni-16Mo-7Cr合金分別進(jìn)行1173K熱軋，1223K固溶退火2h和1450K固溶退火1h(水淬)，在真空下二元合金在973K-1073K時(shí)效3-50h，三元合金時(shí)效3-288h(水淬)。

研究發(fā)現(xiàn)淬火后的二元Ni-29.5Mo合金，以存在彌散{1 1/2 0}反射這一特征，真正對(duì)應(yīng)于SRO結(jié)構(gòu)，在第一NN距離有明顯的不同原子偏好。EXAFS研究首次證明在第一NN距離中不存在Mo-Mo鍵，且由于淬火合金中SRO的存在，Ni-Mo和Mo-Ni鍵長(zhǎng)也不同。此外，用EXAFS擬合得到的WarrenCowley參數(shù)與以前報(bào)道的XRD結(jié)果非常吻合。Ni-16Mo-7Cr三元合金時(shí)效之后，合金中SRO傾向減少，但EXAFS測(cè)量中檢測(cè)到?jīng)]有完全破壞。Cr和Mo均優(yōu)先與Ni原子結(jié)合，在第一NN距離處不存在Mo-Cr鍵。EXAFS分析提供了Cr取代Mo在fcc晶格中的直接證據(jù)。

圖1 (a) Ni-29.5Mo合金和(b) Ni-Mo合金中加入Cr后的SRO到LRO轉(zhuǎn)變示意圖

圖2 Ni- 25.9Mo合金和Ni-16Mo-7Cr合金淬火后衍射圖

圖3 Ni-29.5Mo合金經(jīng)不同時(shí)效后的衍射斑點(diǎn)SAED標(biāo)定圖和亮場(chǎng)暗場(chǎng)圖

圖4 (a)計(jì)算出的Ni-Mo、Ni-Cr和Cr-Mo系的相互作用參數(shù)；(b)比較Ni-Mo和Ni-Cr系的ECl值；(c) Ni-Mo合金中Cr原子的位置偏好示意圖

本研究利用實(shí)驗(yàn)和模擬技術(shù)研究了Ni-29.5Mo和Ni-16Mo-7Cr合金的長(zhǎng)期有序特性，以闡明添加Cr對(duì)Ni-16Mo-7Cr合金有序趨勢(shì)的作用。在Ni-Mo和Ni-Cr體系中，對(duì)多位點(diǎn)相互作用的ECIs幅度具有一定影響，證實(shí)了Ni-Cr體系比Ni-Mo體系的有序趨勢(shì)有所下降的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。三元Ni-16Mo-7Cr合金在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期暴露時(shí)，可能不會(huì)形成有序的金屬間化合物相，合金可能仍處于無(wú)序的fcc相狀態(tài)。本文對(duì)未來(lái)Ni-Mo-Cr三元合金的發(fā)展有積極作用。