突破传统极限：增材制造高熵Fe-30Cr-30Ni-8Mo超不锈钢的海洋级综合性能研究

　　【编辑推荐】针对传统超级奥氏体不锈钢(SASS)中Cr、Mo含量受σ相析出限制的难题，研究团队创新性地结合高熵合金(HEA)理念与激光粉末床熔融(PBF-LB/M)技术，开发出Cr/Mo含量达30/8 wt.%的Fe-30Cr-30Ni-8Mo超不锈钢高熵钢(SSHS)。该材料在3.5% NaCl溶液中展现出优于316L的腐蚀电位与电流密度，同时具备785 MPa屈服强度（298K）和1103 MPa（77K）的优异力学性能，为海洋极端环境材料设计提供了新范式。

　　

在海洋工程、石油化工等极端腐蚀环境中，传统超级奥氏体不锈钢(SASS)虽具有优异耐蚀性，但Cr、Mo含量长期受制于σ相析出的瓶颈问题。统计显示，全球每年因腐蚀造成的经济损失高达4万亿美元。中国的研究团队通过融合高熵合金(HEA)的多主元特性与增材制造(AM)的快速凝固优势，在《Journal of Materials Science》发表了一项突破性研究。

研究采用激光粉末床熔融(PBF-LB/M)技术制备Fe-30Cr-30Ni-8Mo（简称30308 SSHS）高熵钢。通过气体雾化法制备平均粒径18μm的预合金粉末，采用FS271M设备以特定工艺参数（激光功率200W，扫描速度800mm/s）成型。结合XRD、EBSD、TEM等表征手段及电化学测试，系统评估了材料性能。

【Microstructure】XRD证实材料为单相FCC结构，快速凝固抑制了σ相形成。EBSD显示三维界面网络由粗晶界与超细胞状亚结构组成，为Cr/Mo扩散提供通道（图2）。

【Evaluation of strengthening mechanism】室温/低温屈服强度分别达785MPa和1103MPa，归因于晶界强化（Hall-Petch效应）和位错强化（Taylor公式计算贡献值达172MPa）。

【Conclusions】该研究首次实现Cr/Mo含量突破传统SASS极限，腐蚀电流密度较316L降低一个数量级。增材制造特有的亚结构边界促进致密钝化膜形成，而高熵效应保障元素固溶度。研究为海洋装备材料设计提供了"成分-工艺-性能"协同优化的新思路。

该工作的创新性体现在三方面：（1）通过HEA设计突破吉布斯相律限制；（2）利用AM技术实现亚结构精准调控；（3）同步解决"高耐蚀-高强韧"的材料矛盾。团队特别指出，这种策略可推广至其他耐蚀合金体系，对深远海装备开发具有重要工程价值。