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专栏简介
“硬质材料”专栏由 Technologies 编委郭智兴博士主持，专注于难熔金属与硬质材料的材料制备与表征、数控刀具设计制造技术等研究工作。
郭智兴 博士
四川大学
四川省切削刀具智能设计与服务工程技术研究中心副主任，正高职称，博士生导师，四川省学术与技术带头人后备人选，四川省海外高层次留学人才，“常春藤”Brown University国家留学基金委公派访问学者。长期主要从事粉末冶金、涂层、焊接等材料加工技术，难熔金属与硬质材料 (WC基硬质合金、TiCN基金属陶瓷) 的材料制备与表征，数控刀具设计制造技术等研究工作。主持国家自然科学基金、四川省重大专项/重点研发项目 (课题) 等20余项；主研国家重大专项“高档数控机床与基础制造装备”3项，国家自然基金重点项目1项。在国际学术期刊发表SCI论文100余篇 (其中中科院TOP期刊70余篇)，引用2100余次，H-index为28；授权发明专利36项，转化4项；获四川省科技进步二等奖1项及市级一等奖1项。
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引言
高熵合金 (HEA) 通常包含五种或五种以上的相等或几乎相等比例的主要元素，这种独特的组成导致了构型熵的显著增加。因晶格畸变、迟滞扩散和鸡尾酒效应，HEA具有独特的微观组织结构和性能特征。CoCrFeMnNi0.8V是一种新型的高熵合金材料，它具有优异的硬度、耐磨性和耐腐蚀性，其中Cr元素具有提高耐腐蚀性的作用，V元素可以通过增强钝化效果和钝化膜的稳定性来显著提高耐腐蚀性。Cr3C2-NiCr具有高的硬度，但脆性大和耐腐蚀性不足，本研究旨在通过将Cr3C2-NiCr引入到CoCrFeMnNi0.8V高熵合金中来提高其性能。
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研究内容
本研究在SAE 1070钢的表面采用HVOF制备75 wt.%HEA+25 wt.% (Cr3C2- NiCr) 复合涂层。
图1是CoCrFeMnNi0.8V+Cr3C2-NiCr复合涂层的截面形貌，可见复合涂层组织致密，涂层/基体界面处没有开裂或分层，表明与基材的附着力较好；复合涂层的厚度在450~500 μm范围内；许多CoCrFeMnNi0.8V合金颗粒保持了球形/椭圆形，直径约为40~50 μm，这表明存在部分熔化的现象。图2是涂层的XRD图谱，可见涂层的物相组成比较复杂，有σ相，FCC、BCC相。
图1. 复合涂层的 (a) 横截面和 (b) 高倍形貌。
图2. 复合涂层的XRD图谱。
复合涂层的磨损实验在负载为5 N，线速度为10 cm/s，摩擦距离为2000 m的条件下进行。结果表明，复合涂层的磨损率为1.7×10-7 g/Nm，摩擦系数0.654，硬度540 HV。图3是CoCrFeMnNi0.8V+Cr3C2-NiCr涂层摩擦过程中的质量损失与滑动距离之间的关系。磨痕中较暗的区域可能是CoCrFeMnNi0.8V基体的磨损区域，而较浅的区域可能是更耐磨的Cr3C2颗粒。较暗区域的质量损失更大，其中的凹坑与颗粒脱落有关。
图3. 复合涂层的磨损过程质量损失。
图4. 涂层的磨痕形貌及EDS。
图5是使用三电极恒电位仪在3.5 wt.%NaCl溶液中测定的复合涂层的极化曲线。正向曲线斜率高，表明电流上升小，耐腐蚀性好。曲线的这一部分后面是电流迅速升高的区域。氧化物在涂层表面形成，并提供临时保护。但是，产生的氧化物不连贯，并与涂层分离，导致电流上升，表明涂层存在局部腐蚀。反向曲线在比正向电流更高的电流下形成，也表明存在局部腐蚀。
图5. 复合涂层的极化曲线。
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研究总结
本研究采用HVOF制备了CoCrFeMnNi0.8V+Cr3C2-NiCr复合涂层，实现了耐磨性和耐腐蚀性的兼顾。Cr3C2-NiCr成分提高了耐磨性，而CoCrFeMnNi0.8V则提高了耐腐蚀性。CoCrFeMnNi0.8V+Cr3C2-NiCr复合涂层是一种非常有效的解决方案，特别适合于在海洋等腐蚀性环境中使用。
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阅读英文原文
原文出自 Coatings 期刊
Kiape, S.; Glava, M.; Georgatis, E.; Kamnis, S.; Matikas, T.E.; Karantzalis, A.E. CoCrFeMnNi0.8V/Cr3C2-Ni20Cr High-Entropy Alloy Composite Thermal Spray Coating: Comparison with Monolithic CoCrFeMnNi0.8V and Cr3C2-Ni20Cr Coatings. Coatings 2024, 14, 402.
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版权声明：
*本文由 Technologies 期刊编委郭智兴博士翻译撰写，文中涉及到的论文翻译部分，为译者在个人理解之上的概述与转达，论文详情及准确信息请参考英文原文。本文遵守 CC BY 4.0 许可 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)。如需转载，请于公众号后台留言咨询。
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