Y2O3改性激光定向能量沉积AlCoCrFeNi高熵合金的循环氧化行为机制研究

本文推荐：该研究通过激光定向能量沉积(LDED)制备了含/不含Y2O3的AlCoCrFeNi高熵合金(HEA)，系统研究了1000℃空气环境下的循环氧化行为。研究发现Y2O3改性可促进连续Al2O3氧化层形成，显著改善界面结合力，而Y-free合金则出现氧化层开裂导致氮化现象。该工作揭示了稀土元素调控HEAs循环氧化失效的机制，为开发耐高温热震合金提供了重要理论指导。

　　

Highlight

本研究通过激光3D打印制备了AlCoCrFeNi高熵合金，重点探究了微量Y₂O₃添加对其在1000℃空气中循环氧化行为的影响。主要发现如下：

Deposition of the HEA alloys

AlCoCrFeNi粉末呈球形（平均粒径约30μm），通过激光定向能量沉积(LDED)技术制备。该工艺采用同轴和侧向喷嘴输送粉末，在计算机辅助设计(CAD)控制下进行逐层材料沉积。

Microstructure of the as-deposited alloys

图2展示了含/不含Y₂O₃的LDED AlCoCrFeNi EHEAs的背散射电子(BSE)图像。两种合金均呈现等轴晶形态，高倍下显示典型的A2+B2双相结构特征。值得注意的是，Y₂O₃-free合金在晶界处显示出更强的相衬度，表明存在涉及较高...

Oxidation process of the Y-free alloy during cyclic oxidation

大量研究表明，类似成分的AlCoCrFeNi高熵合金在等温氧化条件下可维持单一氧化铝层的稳定生长达数百小时。然而如图7所示，Y₂O₃-free合金在仅50小时循环氧化后就形成了复杂的氧化物结构，表面为复合氧化物并伴有明显的内部氮化层。推测连续的氧化铝...

Conclusion

(1) Y₂O₃添加显著降低了合金在循环氧化过程中的增重。Y₂O₃-free合金形成较厚的复合氧化层并伴随局部严重内部氮化，而Y₂O₃改性合金则形成单一连续的Al₂O₃层；

(2) 在Y₂O₃-free...