日前，新材料与新能源学院柳刚副教授课题组在镍基高温合金η相析出机理和MC型碳化物表征方面取得重要进展，两篇成果联合德国马普所、英国朴茨茅斯大学（University of Portsmouth）、浙江大学和南方科技大学分别发表于金属领域权威期刊《Journal of materials science and technology》 (JMST)和Scripta Materialia。柳刚为第一作者兼第一通讯作者，福建福耀科技大学为第一单位。
镍基高温合金广泛应用于航空航天及其他极端服役环境，其高温服役过程中的结构稳定性对材料性能至关重要。高温合金的主要强化相是γ’, 长期时效或服役中会析出一般有害的η相。尽管从γ’到η的析出现象和机理（已到原子层次）都已经研究得较为深入，但是其析出过程和其他第二相的演化关系（MC，M23C6和γ’）以及析出位置对析出速率的影响还鲜有系统研究。主要的难点是如何大面积地（比如在扫描电镜的大视场下）、高分辨率（尺度到几十个纳米）地、精准地区分这几个相（比如γ’和η因为成分相近，很难在SEM里肉眼区分）。
柳刚老师借助先进的扫描电镜系统和对微观结构的深刻洞察，创新性提出运用电镜中多探头模式，采用图像对比联用的方法即可肉眼区分四种不同的析出相（MC、M23C6、γ’和η），从而为系统研究MC退化和η析出机理提供了技术支持。该成果系统分析了在同一合金内，析出位置（晶界、M23C6/γ’界面、MC/γ’界面、晶内纯γ’内部）和第二相（MC，M23C6和γ’）对η析出速率的影响，辅之以扎实的FIB、TEM联用表征技术进一步证实了析出模型的可靠性，成果发表于JMST，论文题目为：Critical issues in η-phase nucleation and MC carbide decomposition in superalloys: Site-dependent precipitation and the role of MC carbides with different sizes. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jmst.2026.10.030
第二篇成果揭示了镍基高温合金中一直存在、但是可能一直被忽视的一种MC碳化物结构。该结构由略微富Mo的核心和略微富Ti的外围所组成（尽管总体成分和结构差别不大）。这种差别很难被一般的二次电子模式或电压较高的传统背散射模式有效识别。研究借助球差校正扫描透射电子显微镜（Cs-STEM）详细表征了两个区域的原子结构，识别出微小的成分和晶格常数差异，并且对比了时效前后（800°C/5000小时）的晶格常数变化，对潜在的原子扩散行为和对η相析出的影响开展初步探讨。成果发表于Scripta Materialia, 论文题目为：A long-overlooked composite MC carbide structure at the atomic scale. DOI: https://doi.org/10.1016/j.scriptamat.2026.117635
以上研究成果对于控制优化高温合金的组织具有理论指导意义。
JMST创刊于1985年，是中国第一本材料学科英文学术期刊，同Elsevier合作出版。JMST全年来稿数量1万余篇，分别来自世界各地约80多个国家和地区，总体录用率约10%。最新SCI影响因子为16.8，位居材料综合类学术期刊前列、冶金类期刊排名第一，入选期刊分区表一区（top期刊）。Scripta Materialia是国际金属权威期刊Acta Materialia的姊妹期刊，专注于短文，以创新性、及时性著称。
图1 拍摄方法举例
图2 文章两大发现要点
图3 MC碳化物的复合结构原子尺度解析
