Ti-V-Nb-Mo-Al难熔高熵合金高温氧化行为揭秘：实验与计算的协同探索

（编辑推荐）本研究通过实验与第一性原理计算相结合，揭示了Ti35V35Nb10Mo20Al5难熔高熵合金（RHEA）在1000℃下的氧化机制，发现Al的添加促进AlNbO4复合氧化物形成，显著提升氧化层致密性与机械稳定性，为航空发动机等极端环境材料设计提供新思路。

　　

Highlight

Ti₃₅V₃₅Nb₁₀Mo₂₀（Al0 RHEA）在1000℃下呈现剧烈氧化，而添加5% Al的Al5 RHEA形成致密氧化层。计算表明Ti主导初始氧吸附但TiO₂松散，而AlNbO₄像"整合稳定剂"般粘结TiO₂颗粒，优化Pilling-Bedworth比（PBR）并缓解内应力。

Initial oxidation behavior of Al5 RHEA

针对抗氧化性能更优的Al5 RHEA，第一性原理计算发现：氧原子最易吸附在Ti位点，但随后Al通过形成AlNbO₄重构氧化层结构。这种复合氧化物像"分子胶水"般填补TiO₂间隙，使氧化层从"酥脆饼干"变为"混凝土墙"。

Conclusions

1. 1.

   Al使Ti-V-Nb-Mo合金氧化增重降低50%；

2. 2.

   AlNbO₄的"桥梁作用"提升氧化层完整性；

3. 3.

   平衡的PBR值（1.2-1.8）使氧化层像"弹性绷带"般适应基体膨胀。