【核心内容】

研究制备了基体合金CoCrNiMo、二元添加合金CoCrNiMoTaNb和四元添加合金CoCrNiMoTaNbBSi三种合金。发现，Ta-Nb-B-Si合金化虽然通过B与Cr/Mo的强化学亲和性成功抑制了σ相，并促进了具有高模量、高断裂韧性且与FCC基体完全共格的(Cr,Mo)₃B₂相形成，但合金却发生了严重脆化，但由于Laves、(Cr,Mo)₃B₂和G相在晶界形成了连续的析出相网络，这种网络结构创造了渗透的脆性断裂通道，并严重约束了晶粒旋转、位错存储和应变协调能力，导致塑性变形高度局域化并迅速失稳。

图形摘要

【研究成果】

① 微观结构演变：从离散颗粒到连续网络

合金中的第二相从CoCrNiMo中0.8vol.%的离散σ相，演变为CoCrNiMoTaNb中4.8vol.%的离散σ+Laves相，最终在CoCrNiMoTaNbBSi中形成10.9vol.%的Laves + (Cr,Mo)₃B₂ + G相连续晶界网络，B、Si与Mo、Ta、Nb在晶界协同偏聚，驱动了这种网络化结构的形成，CoCrNiMoTaNbBSi合金中FCC基体与(Cr,Mo)₃B₂相之间近乎完美的共格界面，其晶面间距失配度低至0.39%。

三种合金的电子探针显微分析与电子背散射衍射相分析，揭示元素分布与相组成

CoCrNiMoTaNbBSi合金中G相和(Cr,Mo)₃B₂相与FCC基体界面特性的高分辨透射电镜分析，突出(Cr,Mo)₃B₂的共格界面

② 强度跃升与塑性降低的矛盾

添加Ta、Nb、B、Si元素进行合金化后，虽然CoCrNiMoTaNbBSi合金在室温拉伸中呈现出最高的强度水平，屈服强度提升至680MPa，但其延伸率从13.2%大幅降低至1.3%。同时，该合金虽然初始硬化率很高，但加工硬化能力衰减迅速，说明其内部形成的连续网络结构严重制约了位错存储与应变协调能力，最终导致材料快速失稳。

室温拉伸测试中的强塑性对比

真实应力-应变曲线、加工硬化行为与显微硬度演变

③ 变形机制：从协调变形到高度局部化的退化

连续网络严重抑制了位错传输、晶粒旋转和应变协调，使塑性变形高度局部化，在CoCrNiMoTaNbBSi合金中织构从强<111>//RD纤维织构（55.0%）转变为异常的<110>//RD主导（36.8%），同时，高角度晶界比例激增，而几何必需位错密度、平均施密特因子等关键指标均大幅下降。

拉伸变形后织构演变：（a）CoCrNiMo；（b）CoCrNiMoTaNb；（c）CoCrNiMoTaNbBSi

拉伸后施密特因子、晶界特征、局部取向差、几何必需位错密度与晶内取向梯度分析：（a）CoCrNiMo；（b）CoCrNiMoTaNb；（c）CoCrNiMoTaNbBSi

④ 断裂机制：从韧性微孔聚集到沿晶脆性断裂

相较于另外两种合金，CoCrNiMoTaNbBSi合金的断裂表面呈现粗糙的沿晶形貌，高倍下可见裂纹沿晶界析出相扩展，连续的晶界析出相网络提供了低能量的脆性断裂通道，完全主导了裂纹的萌生与扩展行为，裂纹扩展路径与连续的晶界析出相网络近乎完美重合。

三种合金的拉伸断口形貌扫描电镜图像与微区成分分析

三种合金断裂横截面的背散射电子图像与电子探针显微分析元素分布图，显示裂纹扩展路径

⑤ 断裂机制：从韧性微孔聚集到沿晶脆性断裂

尽管(Cr,Mo)₃B₂相具有远优于σ相的本征力学性能（更高的杨氏模量、剪切模量、硬度和断裂韧性）和完全共格界面，但其益处被连续网络所抵消。基于此机制，团队提出了一种突破传统思路的设计策略，即避免追求高体积分数的多相复合，转而通过精确控制B的单独添加，利用其抑制σ相并促进离散分布的(Cr,Mo)₃B₂相析出的特性，有望同时获得高强度和良好塑性。

析出相空间连通性对强度-塑性权衡的主导作用示意图，以及(Cr,Mo)₃B₂相性能、界面特性与提出的微观结构设计策略

【总结与展望】

该研究深刻揭示了CoCrNiMo基合金中强塑性权衡的微观机制，突破了传统上主要关注析出相类型、分数和界面性质的思维定式，强调了微观结构拓扑设计的极端重要性，并提出了通过控制B合金化来实现性能协同优化的具体策略。