近日，《材料学报》（Acta Materialia）发表了中国科学院合肥物质科学研究院科研团队在高温金属材料方面的重要成果——利用纳米级铪分散相，获得了高温稳定钼合金的强度/韧性协同。本次的钼合金设计策略，对高温结构材料开发和应用具有重要意义。

文章链接：10.1016/j.actamat.2026.122647

Mo-Hf合金经1000℃退火100h后的微结构及400℃下的拉伸性能

钼熔点高达2620℃，并且耐腐蚀、导热好，常见于热工装备热电偶，以及火箭发动机、核反应堆这些需要承受极端高温的场合。但是，钼本身又硬又脆，尤其在高温下，强度和稳定性会急剧下降。因此，基本以钼合金的形式改善性能，出现在各种工程应用中。比如，TZM合金（钼钛锆合金）、MHC合金（钼铪碳合金）、钼铼（Mo-Re）合金、钼钨（Mo-W）合金，但是这类合金材料普遍成本高昂，加工困难，并且存在高温下强化颗粒的“粗化”与“偏聚”的性能局限。

本次科研团队在钼粉中加入硼化铪（HfB₂），高温烧结时，HfB₂会与钼粉中微量的氧杂质发生反应，原位生成了全新的金属铪（Hf）纳米颗粒——颗粒平均尺寸仅约54纳米（约头发丝直径的千分之一），其中84% 都均匀分布在晶粒内部，铪颗粒和周围的钼基体晶格失配度仅为0.04%，原子排列几乎完美衔接，界面能极低，颗粒与基体结合极其牢固——位错被迫在晶粒内部储存、缠结，从而让合金在变形过程中始终保持稳定的“加工硬化”能力，不会轻易断裂。经检测，这种新型Mo-Hf合金400℃时抗拉强度高达754MPa；总延伸率达22.5%，具备良好塑性。而且经1000℃、100小时退火后，强度仍保持741MPa，延伸率24%，表现出优异的高温组织和力学性能稳定性。

相比传统钼合金增强策略，本次将TiC、ZrC、HfC的增强变成金属铪颗粒的增强，通过实验阐明了晶内金属Hf纳米颗粒强化相对于晶界聚集氧化物分散的内在优势。这种全新的微观结构设计，实现了强度、塑性和热稳定性的协同大幅提升，为开发下一代超高温结构材料指明了新方向。

编译整理 YUXI