摘要：高熵合金涂层凭借其独特的设计理念,具有优于传统合金涂层的优异力学性能和物理化学性能,在多个领域得到广泛应用,引起了研究者的关注。本文综述了现阶段高熵合金涂层的主要制备工艺,激光熔覆技术、热喷涂技术、冷喷涂技术、磁控溅射技术、电化学沉积技术等的最新研究进展,详细分析了每种制备工艺的优缺点及其制备的高熵合金涂层的性能特点,并提出了现阶段高熵合金涂层研究过程中存在的问题,为后续高熵合金涂层的研究、应用及发展提供参考及指导。

摘要：制备各类涂层对材料表面进行强化是提高材料服役性能的重要途径,可根据服役环境要求,在不影响基体性能的前提下,通过调控工艺改变涂层成分、组织结构,从而改善其性能,延长部件的使用寿命。高熵合金及其涂层是近年来材料领域的研究热点,具有优异的强度、韧性、耐蚀性、耐磨性等特点,在表面工程领域的应用发展迅速。通过设计不同体系的高熵合金涂层,开发高效的制备工艺方法,将其应用于表面工程领域,有望成为耐磨、耐蚀、耐热等极端环境装备关键部件表面强化的理想手段。本文从高熵合金涂层的分类与制备方法出发,详细介绍了目前高熵合金涂层的最新研究成果,归纳了高熵合金涂层的成分、组织结构、性能以及磨损与腐蚀机理,并对其在表面工程领域应用亟待解决的问题及未来发展方向进行了展望。

摘要：由于高熵合金涂层较高的表面硬度、更好的耐腐蚀性能,尤其是抗辐照性能优越,可被用于耐事故燃料组件的表面防护。物理气相沉积技术能够在不损伤基体力学性能的前提下制备出结构致密、界面结合强度高的涂层材料,是理想的燃料组件表面高熵合金涂层制备技术。本文综述了近年来面向耐事故燃料组件用PVD高熵合金金属及陶瓷涂层的研究进展,从耐事故高熵合金涂层的服役工况、成分设计、性能分析、涂层失效机制等方面分析了现有PVD高熵合金涂层体系性能及潜在的问题,提出应从工况条件下的涂层腐蚀劣化机制、结构组元设计、工程化PVD制备工艺等方面完善耐事故用PVD高熵合金涂层的研究,以期获得满足ATF应用的高熵合金涂层。

摘要：高熵合金(HEAs)打破了传统的合金设计理念,多元素随机排列组成独特的固溶体微观结构使其具有良好的耐腐蚀性能。对高熵合金涂层的制备及其在高温环境和常温水溶液中的腐蚀行为进行综述,分析了环境、合金元素和加工方法对高熵合金涂层耐腐蚀性能的影响,并对高熵合金涂层在腐蚀领域的发展趋势和应用前景进行了展望。

摘要：目的系统研究钛元素含量对CoCrFeNiTi系高熵合金涂层成形过程、组织性能、力学性能和耐磨性能的影响,设计并制备工业应用价值较高的合金涂层。方法采用激光熔覆技术在Q235钢上制备了CoCrFeNiTi高熵合金涂层,基于第一性原理预测了不同Ti元素涂层力学、形成特性,研究表征了涂层的显微组织、显微硬度和耐磨性能,结合试验和计算阐明了耐磨性能强化机制。结果CoCrFeNiTi高熵合金固溶体相剪切模量较高,形成能较低,并且随着Ti元素含量的提升,两者逐渐升高。试验结果证明,CoCrFeNiTi涂层整体为FCC固溶体相,高钛元素组会出现Fe Cr相、NiTi相和CoTi相组成。组织呈典型树枝晶状,枝晶区域富含Fe和Cr元素,枝晶间区域富含Ni和Ti元素。随着Ti元素含量的提高,CoCrFeNiTi涂层的显微硬度逐渐增加,摩擦因数、磨损率和磨损质量不断降低,耐磨损能力明显增强,试验与计算结果一致。其磨损机制主要为磨粒磨损,Ti元素含量较低组还伴随着黏着磨损。Ti元素含量提高会加剧合金内晶格畸变效应,促进σ相等硬质相析出,产生固溶强化与析出强化作用,阻碍裂纹发展,磨损面积较小,提高耐磨性能。结论随着钛元素含量的增加,CoCrFeNiTi高熵合金涂层的硬度和耐磨性能有了明显的提升。CoCrFeNiTi_(0.7)激光熔覆涂层具有更高的工业应用价值。

摘要：采用等离子熔覆技术在20钢表面制备了不同成分的CrMnFeCoNiMo_(x)(x=0、1、1.5)系高熵合金涂层。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)及X射线衍射仪(XRD)等分析了涂层的微观结构;利用显微硬度计和电化学工作站分析了涂层的硬度和耐蚀性。结果表明:在不含Mo的高熵合金(HEA)涂层中存在大量的枝晶和胞状晶,添加Mo元素后主要为等轴晶。3种涂层的基体组织主要为体心立方(BCC)结构,Mo元素的添加使涂层中形成了一定量的第二相。CrMnFeCoNiMo_(1.5)涂层的第二相含量最多,硬度最大(约720 HV0.3),约为基材的4倍。Mo元素添加后,涂层的耐蚀性显著提升,CrMnFeCoNiMo_(1)涂层的耐蚀性能最好,腐蚀速率为0.141 mm/year,约为基材的1/20。

摘要：高熵合金被视为是近年来合金化理论的一次创新,打破了传统合金以一种或两种金属元素为主元的设计理念,将合金设计体系扩展到以五种及以上元素为主元的领域,由于能够组成高熵合金的元素种类繁多且含量可调,所以具有巨大的开发潜力。激光熔覆技术作为一种先进的新型材料表面改性技术与装备维修技术,与高熵合金结合,可为该合金材料的应用开辟出新的空间。通过对现有研究梳理,归纳总结激光熔覆高熵合金涂层的耐腐蚀性能、硬度与摩擦磨损性能以及抗高温氧化性能的性能强化机理;概括分析常见高熵合金的组成元素及其含量变化,对激光熔覆技术制备合金涂层组织结构和性能的影响,为高熵合金涂层组元的选取提供借鉴参考。最后指出激光熔覆高熵合金涂层在当前研究中的不足与仍需深入研究的问题,展望了高熵合金的应用前景与未来的研究方向。系统梳理Al、Ti、Nb、Mo、Ni、Si、B、C等合金化元素对激光熔覆技术制备高熵合金涂层组织结构和性能的影响规律和作用效果,为激光熔覆高熵合金涂层的合金分成设计提供理论指导。

摘要：目的提高深地钻探钻具关键零部件的抗磨性能。方法采用超音速火焰喷涂技术(HVOF)制备AlCoCrFeNi高熵合金涂层。采用X射线衍射仪对高熵合金粉末和涂层的相组成进行研究,采用扫描电子显微镜对高熵合金粉末及涂层的微观结构进行分析,使用维氏显微硬度计测得涂层的显微硬度,采用摩擦磨损试验机对涂层在不同载荷下的磨损行为进行研究。采用SEM和EDS对磨痕表面进行分析,采用XPS技术分析磨痕元素成分,利用三维白光干涉形貌仪测量涂层的磨损体积和表面粗糙度。结果HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层结构致密,相结构为BCC相,显微硬度达(536±34)HV_(0.2),约为35CrMo钢基体[(278±20)HV_(0.2)]的2倍。随着载荷的增加,涂层的摩擦系数减小、磨损率增大。相同载荷下(6 N),涂层的磨损率约为基体的41%。HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层的磨损失效机制为,低载荷下(2 N)主要为氧化磨损伴随着轻微的磨粒磨损;高载荷下(4、6 N)受到反复剪切应力出现疲劳磨损。结论HVOF喷涂AlCoCrFeNi高熵合金涂层具有良好的抗磨性能,可以有效减轻磨损,有望应用于深地钻探钻具关键零部件的表面防护。

摘要：基于高熵效应的多主元合金克服了传统高熵合金(HEA)的弊端,形成了综合性能优异的简单固溶体。最初,高熵合金的设计理念主要通过块状高熵合金来实现,随着人们对高熵合金的深入研究,高性能高熵合金涂层的概念被提出来。但是,现有的磁控溅射、热喷涂和激光熔覆技术制备高熵合金涂层存在厚度低、孔隙率高、对异形关键部件涂层可达性差等问题,严重阻碍了高熵合金涂层在航空航天领域的应用。电火花沉积技术不但具有绿色、节能、省材等优势,而且针对细长管内壁和弯曲弧面等结构特征的关键件,电火花沉积高熵合金涂层的厚度均匀、可达性良好。除了对涂层制备工艺的探索外,众多学者还通过高熵合金涂层设计的五大效应之一“鸡尾酒效应”改变组元进行调配以及添加WC等硬质颗粒和稀土元素来达到涂层所需的组织和性能。最后,研究者往往会在涂层制备之前采用正交试验等手段优化高熵合金涂层制备的工艺参数,提高涂层所需要的性能。本文详细介绍了高熵合金设计原理及不同技术制备高熵合金涂层的研究进展,总结了不同高熵合金涂层体系结构与性能之间的关系,并指出利用电火花沉积高熵合金涂层作为表面改性手段的发展前景。

摘要：以热作模具钢H13作为基体,通过激光熔覆制备AlCoCrFeNiW_(x)(x=0,0.5)高熵合金涂层,并研究W元素的添加对其组织结构以及热稳定性和耐磨性的影响。激光熔覆AlCoCrFeNiW_(x)高熵合金涂层相组织结构随W元素的添加会发生变化,W的添加会促进BCC相的形成,并且在晶界处形成富含W的第二相,其生长方向会沿着冷却方向形成细长状的枝晶,这些第二相会起到耐磨和强化涂层的作用。经800℃长时间保温后测试AlCoCrFeNiW_(x)高熵合金涂层的热稳定性。结果表明,AlCoCrFeNiW_(x)高熵合金涂层均能够保持较高的硬度和耐磨性,14 h保温后的硬度仍大于400 HV0.2,加入W元素后的涂层抗回火软化能力更强,800℃保温14 h后的耐摩擦磨损性能是基体的两倍以上。