尽管可再生能源发展迅速，但提高化石燃料或合成燃料的能量转换效率仍然是一项挑战，因为诸如在未来几十年内远程飞机仍将需要内燃机等原因。其中，提高内燃机工作温度（1,050–1,150°C）是一种选择。这需要用耐火元素基材料替代涡轮机最热部分中的单晶镍基超合金，这些材料在2,000°C以上的温度下具有更高的固相线温度。德国波鸿鲁尔大学Alexander Kauffmann等人研发了一种单相Cr-36.1Mo-3Si（原子百分比）合金，首次同时实现了高温抗氧化、抗氮化能力与室温压缩塑性。该合金在800°C下能形成致密的Cr₂O₃/SiO₂复合保护层，有效抑制了钼的灾难性氧化和铬的氮化问题；同时，其单相固溶体结构避免了脆性硅化物的形成，并通过位错滑移与形变孪晶的协同作用，在室温下表现出显著塑性，为替代镍基高温合金、研制下一代超高温结构材料提供了突破性解决方案。研究成果以A ductile chromium–molybdenum alloy resistant to high-temperature oxidation为题发表于Nature。
核心创新点
1.开发了成分为 Cr-36.1Mo-3Si (at.%) 的单相体心立方（bcc）固溶体合金。通过控制Si含量（3 at.%）使其完全固溶于基体，避免形成脆性硅化物相，从而在保持高温性能的同时获得室温延性。
2.在800°C下循环氧化100小时后，质量变化极小（接近零），表现出近乎完美的保护性氧化行为。在1100°C下仍能保持结构完整，无明显剥落或崩解（pesting）。
3.优异的力学性能，在室温下表现出9–15%的塑性应变，远优于大多数含硅化物的耐火合金。在900°C下仍保持约70%的室温强度（~760 MPa），显示出良好的高温强度保持能力。
4.微观结构与变形机制的新认识形变孪晶在高温下仍活跃即使在900°C（约0.57 Tm）下仍观察到形变孪晶，这在传统bcc合金中较为罕见。晶粒尺寸对变形机制的影响，细晶（AC）条件下以位错滑移为主，粗晶（H）条件下孪晶更活跃，说明微观结构可调控变形机制。
图1：材料性能的宏观评估。
图2：经过100小时的循环氧化后Cr-36.1Mo-3Si微观形貌
图3：机械测试引起Cr-36.1Mo-3Si 微观结构变化，AC和H在压缩下达到塑性应变大约6%
