即使在可再生能源迅速发展的情况下，提高化石或合成燃料的能源转换效率仍然是一项挑战。例如，在未来十年中，仍将需要远程飞机的内燃机。提高其工作温度（1050–1150℃）是一种选择。这就需要用耐火材料取代汽轮机最热部分的单晶镍基高温合金，耐火材料的固相线温度高于2000 °C。

针对这一挑战，来自德国波鸿鲁尔大学等单位的研究人员在《Nature》发表了题为“A ductile chromium–molybdenum alloy resistant to high-temperature oxidation”的最新成果，显著提高了材料在高达1,100°C的高温下对灾难性氧化、氮化及氧化层剥落的抵抗能力。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09516-8

本文介绍了一种单相Cr-36.1Mo-3Si（at.%）合金，该合金首次满足耐火元件基材料的最重要关键要求：在高温下具有抗粘砂、氮化和氧化皮剥落的相关性能，最低可达1100 °C；室温下具有足够的压缩延展性。

虽然这种合金的强度和抗蠕变性能在某些情况下已经优于镍基高温合金，但抗氧化/耐腐蚀性（必须承受燃烧气氛）和延性/韧性（损伤容限和装置设置所需）仍然对基于耐火元素的候选材料的开发或应用构成障碍。以往任何成功解决氧化过程中Mo的灾难性氧化和Cr的氮化的尝试都会在环境温度下失去延展性。

图1 难熔合金的显微组织。 

图2 材料性能的宏观评价。  

 图3 Cr-36.1Mo-3Si经100 h循环氧化后，氧化层的微观形貌。  

图4 Cr-36.1Mo-3Si AC和H在压缩至约6%塑性应变时，力学测试引起的显微组织变化。 

总的来说，本文的研究揭示了在高温能源转换材料领域，单相Cr–Mo–Si固溶体能够实现性能平衡的关键途径。实验首次通过精确控制Cr/Mo比例及Si固溶含量，合成出既具备高温下抗氧化、抗氮化和抗氧化层剥落能力，又能在室温下保持足够延展性的耐高温元素基合金。这表明，通过调控固溶体成分和微观结构，可在传统镍基超高温合金无法兼顾的氧化抗性与延展性之间实现突破。