1。4  高熵合金涂层概述

1。4。1  高熵合金概念

由 5 种及以上的主要元素组成合金系，其中每种主要元素都可视为溶质原子，且 摩尔含量在 5%-35%之间[3]。根据现有的研究，高熵合金具有较高的强度、较高的电 阻率、耐腐蚀、耐磨损，耐高温氧化亦耐高温软化，是一种在性能上超越单一元素金 属和传统多元素合金的新型材料。

1。4。2  高熵合金制备方法

①真空熔炼法

真空熔炼法工艺主要为：将真空炉抽至真空注入保护气 Ar，并将纯金属按要求 比例均匀混合后熔化，最后浇筑成型。这种制备高熵合金的方法缺点在于在浇筑过程 中会受到热膨胀和冷凝影响，从而使高熵合金内部存在应力大、孔隙多等性能缺陷[24]。

②粉末冶金法 不使用压制成型和熔炼等传统的冶金理念，使得粉末冶金法可以用来制备传统冶

炼方法难以制备的特殊材料。这种方法有着 90%以上的材料利用率，有效避免了材料 浪费[24-26]。

③机械合金化法 机械合金化是指合金粉末在高能球磨条件下，经受长时间循环往复的激烈冲击和

摩擦，粉末颗粒反复产生焊合、破碎，导致颗粒原子扩散，从而实现固态合金化的一 种制备复合材料的先进加工工艺[27]。

机械合金化制备的高熵合金各种力学性能都要优于传统的熔炼方法，这种方法做 到了金属固态合金化作业，所以彻底解决了液体到固体所引起的成分偏析问题[24]，本 文制备 AlCoCrFeNiSi 高熵合金粉末就采用了这种方法。文献综述

1。4。3 AlCoCrFeNiSi 高熵合金特点

研究表明，AlCoCrFeNiSi 高熵合金具有优异的力学性能，塑性变形达 24。5%，屈 服强度为 2。36GPa，断裂强度达 2。98GPa[28]，其力学性能完全胜过绝大多数的高强合 金，如块体非晶合金。至于 AlCoCrFeNiSi 高熵合金的高温抗氧化性能，目前尚未见 报道和相关研究。

1。4。4  高熵合金涂层发展

目前大多数关于高熵合金的研究是针对其块体材料的，相比较而言，关于高熵合 金涂层的研究较少，研究重点基本在于高熵合金涂层的制备方法，多年来研究人员探 索了激光熔覆技术（20 世纪中期）、激光快速成型技术（20 世纪 80 年代初）、电化学 沉积法（2007 年）和热喷涂法[28]等方法来制备高熵合金涂层，虽然研究进展较缓慢， 但可以确认的是，这么多年的发展证明高熵合金涂层是符合时代发展要求的新型材 料，它具有不可忽略的发展意义，也必将在不久的将来为我国工业生产做出巨大贡献

[29]。

1。4。5  高熵合金涂层的制备方法

目前，高熵合金涂层的制备方法有电化学沉积、电火花沉积法、电弧喷涂法、磁 控溅射法、冷喷涂法、电子束蒸发沉积、激光熔覆法、等离子熔覆法等，其中以激光 熔覆法和磁控溅射法受到的报道最多。

激光熔覆法一般需要在喷涂前在机体表面粘黏一层均匀的高纯金属粉末[30]，喷涂 过程是用激光器对这层金属粉末进行加热，金属粉末会与基体表面一起熔化，冷却后 就得到了高熵合金涂层。

磁控溅射法在磁场和电场正交分布的真空室中进行，将喷涂所使用高熵合金种类 的块体作为阴极靶材，并将其放置于真空室中，利用磁场来控制荷能离子去轰击靶材， 轰击过程中会放出二次电子，二次电子相互碰撞电离出更多离子去轰击靶材，溅射下 来的靶材会沉积到基体表面形成高熵合金涂层[13,31]。

激光熔覆法缺点在于，对喷涂前粘黏粉末的纯度、放置厚度有着极高要求，另外 激光器扫描速度也难以控制。磁控溅射法缺点在于需要庞大且复杂的仪器设备，制备 成本较高[32-33]。本文利用等离子喷涂技术制备高熵合金涂层，并研究涂层相关组织变 化和性能优劣。来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-