Ni-Mo-Cr合金在高温和腐蚀环境中的应用越来越多，导致人们对研究添加Cr的Ni-Mo合金的有序-无序转变产生了兴趣。这些合金具有高温强度，并在恶劣环境下具有卓越的抗氧化和耐腐蚀性能。镍基合金能够承受这种极端条件的能力主要归功于Cr和Mo，这两种元素加入后具有所需的高温稳定性和耐腐蚀性。DO22(Ni3Mo)和/或D1a(Ni4Mo)组织对合金的显微组织、力学性能和腐蚀性能都有影响，硬度增加、断裂韧性降低增加了对氢脆和应力腐蚀开裂的敏感性。Ni-24%Mo-6%Cr三元合金表现出不同的fcc超晶格随时效温度的变化而稳定，在873 K时效后形成Ni、Mo (Pt、Mo型)和Ni Mo (D1a)共格畴。在含有2-4 wt.% Cr的Ni4Mo合金中，发现Cr能够抑制D1a相，但没有提供明确的解释。近年来对Ni-20%Mo进行了大量报道，但尚未对Ni-Mo-Cr三元合金进行详尽的研究。
印度巴巴原子研究中心的最新成果比较了二元Ni-29.5wt%Mo (简称Ni-29.5Mo)和三元Ni-16wt%Mo-7wt%Cr(简称Ni-16Mo-7Cr)，明确了合金中Cr元素的作用和影响机制，探讨了三元合金中原子间的邻近相互作用。相关论文以题为“Quantitative description of the role of Cr on the ordering characteristics of a single phase Ni-16 wt.% Mo-7wt.% Cr alloy”发表在Acta Materialia。
论文链接：
https://doi.org/10.1016/j.actamat.2021.117263
本文合金均通过电弧熔炼制备，熔铸后对二元Ni-29.5Mo、三元Ni-16Mo-7Cr合金分别进行1173K热轧，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时效3-50h，三元合金时效3-288h(水淬)。
研究发现淬火后的二元Ni-29.5Mo合金，以存在弥散{1 1/2 0}反射这一特征，真正对应于SRO结构，在第一NN距离有明显的不同原子偏好。EXAFS研究首次证明在第一NN距离中不存在Mo-Mo键，且由于淬火合金中SRO的存在，Ni-Mo和Mo-Ni键长也不同。此外，用EXAFS拟合得到的WarrenCowley参数与以前报道的XRD结果非常吻合。Ni-16Mo-7Cr三元合金时效之后，合金中SRO倾向减少，但EXAFS测量中检测到没有完全破坏。Cr和Mo均优先与Ni原子结合，在第一NN距离处不存在Mo-Cr键。EXAFS分析提供了Cr取代Mo在fcc晶格中的直接证据。
图1 (a) Ni-29.5Mo合金和(b) Ni-Mo合金中加入Cr后的SRO到LRO转变示意图
图2 Ni- 25.9Mo合金和Ni-16Mo-7Cr合金淬火后衍射图
图3 Ni-29.5Mo合金经不同时效后的衍射斑点SAED标定图和亮场暗场图
图4 (a)计算出的Ni-Mo、Ni-Cr和Cr-Mo系的相互作用参数；(b)比较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图
本研究利用实验和模拟技术研究了Ni-29.5Mo和Ni-16Mo-7Cr合金的长期有序特性，以阐明添加Cr对Ni-16Mo-7Cr合金有序趋势的作用。在Ni-Mo和Ni-Cr体系中，对多位点相互作用的ECIs幅度具有一定影响，证实了Ni-Cr体系比Ni-Mo体系的有序趋势有所下降的实验结果。三元Ni-16Mo-7Cr合金在高温环境下长期暴露时，可能不会形成有序的金属间化合物相，合金可能仍处于无序的fcc相状态。本文对未来Ni-Mo-Cr三元合金的发展有积极作用。
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