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　　煤電燃氣輪機、航空發(fā)動機、核反應堆等工業(yè)領域迫切需要具有優(yōu)異高溫性能的新型耐高溫金屬結構材料。隨著這些裝備的熱端的服役溫度逐步提高到1800℃以上，傳統(tǒng)的高溫合金已難以滿足這一溫度需求，亟待開發(fā)面向超高溫服役環(huán)境的金屬結構材料。

　　萬義興介紹，超高溫金屬結構材料是指在1650℃以上溫度且具有高于150兆帕強度的金屬材料，需要同時滿足溫度與強度的雙重指標。難熔高熵合金具有高熔點、高溫高強度等優(yōu)勢，主要由鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鎢(W)、鉿(Hf)、錸(Re)、釩(V)、鋯(Zr)、鈦(Ti)等高熔點金屬元素以及氮(N)、碳(C)、硅(Si)等非金屬元素組成，極具超高溫應用潛力，近年來受到科學界的廣泛關注。

　　程延海教授團隊與國內(nèi)相關單位合作，通過調(diào)控原位生成多組元氮化物，將氮化物引入NbMoTaWHf難熔高熵合金基體中作為強化相，設計了一種具有潛在超高溫工程應用前景的氮化物增強的NbMoTaWHfN難熔高熵合金。

　　這種合金在1000至1800℃范圍內(nèi)具有極高的強度，1800℃強度達到驚人的288兆帕，實現(xiàn)了高溫與高強度的“雙贏”效果。通過與其他合金比較測試溫度和強度，發(fā)現(xiàn)NbMoTaWHfN難熔高熵合金具有優(yōu)異的高溫強度，無論是在測試溫度還是在高溫強度方面均遠超大多數(shù)合金。這種優(yōu)異的性能使其在超高溫下具有廣泛的工程應用潛力，例如航空發(fā)動機工程和地面燃氣輪機工程等。

　　萬義興告訴記者，難熔高熵合金的突出力學性能特點是高溫、高強度、高韌性。他們研究設計的這種難熔高熵合金，每種元素的含量大體相當，具有簡單晶體結構的金屬材料。與國內(nèi)外同類研究相比，該合金的高溫和強度性能處于國際領先地位，與國內(nèi)外其他報道的同類成果相比，溫度提高了200℃。目前，他們不僅制備了10公斤級合金鑄錠，還得到大批量合金粉體，通過激光增材制造技術可以直接打印大尺寸難熔高熵合金結構件。

　　程延海說，當前航空發(fā)動機、地面重型燃氣輪機，大都使用了鑄造高溫合金葉片，都是通過TBC熱障涂層和氣膜孔配合來實現(xiàn)渦輪葉片的隔熱和空氣冷卻，他們研發(fā)的合金材料可以直接承載超過1650℃高溫環(huán)境，這將為航空發(fā)動機或重型燃氣輪機提供有價值的借鑒。