怎么让超高温合金既耐高温又提高强度？近来，我国矿业大学在超高温金属结构资料范畴获得新进展，该校机电工程学院博士后万义兴与程延海教授研制出一种具有超高温工程使用潜力的氮化物增强NbMoTaWHfN（铌钼钽钨铪氮）难熔高熵合金，相关作用宣布在我国工程院院刊《工程（英文）》上。

  煤电燃气轮机、航空发动机、核反应堆等工业范畴火急地需求具有优异才能高温功能的新式耐高温金属结构资料。跟着这些配备的热端的执役温度慢慢地提高到1800℃以上，传统的高温合金已难以满意这一温度需求，亟待开发面向超高温执役环境的金属结构资料。

  万义兴介绍，超高温金属结构资料是指在1650℃以上温度且具有高于150兆帕强度的金属资料，需求一起满意温度与强度的两层目标。难熔高熵合金具有高熔点、高温高强度等优势，主要由铌（Nb）、钼（Mo）、钽（Ta）、钨（W）、铪（Hf）、铼（Re）、钒（V）、锆（Zr）、钛（Ti）等高熔点金属元素以及氮（N）、碳（C）、硅（Si）等非金属元素组成，极具超高温使用潜力，近年来遭到科学界的广泛重视。

  程延海教授团队与国内相关单位协作，经过调控原位生成多组元氮化物，将氮化物引进NbMoTaWHf难熔高熵合金基体中作为强化相，规划了一种具有潜在超高温工程使用远景的氮化物增强的NbMoTaWHfN难熔高熵合金。

  这种合金在1000至1800℃范围内具有极高的强度，1800℃强度到达惊人的288兆帕，完成了高温与高强度的“双赢”作用。经过与其他合金比较测验温度和强度，发现NbMoTaWHfN难熔高熵合金具有优异才能的高温强度，无论是在测验温度仍是在高温强度方面均远超大多数合金。这种优异的功能使其在超高温下具有广泛的工程使用潜力，例如航空发动机工程和地上燃气轮机工程等。

  万义兴和记者说，难熔高熵合金的杰出力学功能特点是高温、高强度、高韧性。他们研讨规划的这种难熔高熵合金，每种元素的含量大体相当，具有简略晶体结构的金属资料。与国表里同类研讨比较，该合金的高温文强度功能处于世界领头羊，与国表里其他报导的同类作用比较，温度提高了200℃。现在，他们不只制备了10公斤级合金铸锭，还得到大批量合金粉体，经过激光增材制作技能能直接打印大尺度难熔高熵合金结构件。

  程延海说，当时航空发动机、地上重型燃气轮机，大都使用了铸造高温合金叶片，都是经过TBC热障涂层和气膜孔合作来完成涡轮叶片的隔热和空气冷却，他们研制的合金资料能够直接承载超越1650℃高温环境，这将为航空发动机或重型燃气轮机供给有价值的学习。

  (a)不一样的温度下合金的强度比照；(b)不同合金最高测验温度及对应强度比照；(c) NbMoTaWHfN难熔高熵合金潜在的工程使用场景