journal article·2026-04Open access

Outstanding 1200 °C Oxidation Resistance in a Novel Multi‐Principal Element Alloy via Lattice Distortion‐Induced Diffusion Suppression

Xinyu Zhang, Weiyan Lv, Xinguang Wang, Chuanmin Jia, Yizhou Zhou, Keqiang Qiu, Jianqiang Wang

Advanced Science· Volume 13· Issue 20

Abstract

ABSTRACT The ongoing demand for high‐thrust turbine engines necessitates the advance of next‐generation structural materials capable of withstanding higher temperatures. Commercial MCrAlY alloy, used as bond coats crucial for thermal barrier coating (TBC) systems, face a fundamental temperature ceiling of ∼1100 °C due to accelerated oxidation and spallation. Here, we design a novel Y and Hf co‐doped NiCoCrAl‐type multi‐principal element alloy (MPEA) that achieves exceptional 1200 °C oxidation resistance primarily through lattice distortion‐induced diffusion suppression. Compared with typical NiCoCrAlY alloy, the MPEA exhibits 59% lower in thermally grown oxide (TGO) growth rate, as well as negligible TGO spallation after 500 h at 1200°C. This performance stems from a significantly refined eutectic structure enabling rapid formation of a protective Al 2 O 3 scale during initial oxidation, coupled with lattice distortion that elevates vacancy formation energy and Al migration barriers within the Al‐depletion zone (ADZ), drastically reducing sustained diffusion rates. This co‐design strategy, integrating tailored microstructure and lattice distortion, establishes a new paradigm for ultra‐stable performance in extreme environments.
Source: crossref · Quality: baseline

Research context

OpenAlex topics: High-Temperature Coating Behaviors · High Entropy Alloys Studies · Intermetallics and Advanced Alloy Properties

SciVX discovery tags are terminology-based. OpenAlex topics are source-provided classifications.

Affiliations

Shenyang National Laboratory for Materials Science Institute of Metal Research, CAS Shenyang P. R. China

School of Materials Science and Engineering Shenyang University of Technology Shenyang P.R. China

Wangxuan Institute of Computer Technology Peking University Beijing P.R. China

Funding

National Natural Science Foundation of China

References (77)

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