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【腐蝕與防護】廣東省科學院新材料研究所石倩教授團隊：AlWCrNiMo高熵涂層的阻擴散性能研究

2025-03-14 14:52:44 作者：表面云社區來源：表面云社區分享至：

第一作者：張浩

通信作者：石倩教授

第一作者單位：沈陽工業大學

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2025.02.010

基金項目：廣東省特支計劃團隊項目（2019BT02C629）；廣東省科技計劃項目（2023B1212060045）；廣東省科學院專項項目（2022GDASZH-2022010109）

背景與意義：

高溫防護涂層是提高航空發動機渦輪葉片服役壽命的有效方法之一，NiAl涂層相比傳統的滲鋁涂層及MCrAlY涂層，具有抗高溫、耐腐蝕等綜合性能優勢。NiAl涂層因其高熔點和低密度的特性而被視為最有潛力的高溫防護涂層，其未來有望在1200 ℃下使用。然而，NiAl涂層與基體（鎳基單晶合金N5）之間存在較大的成分差異，容易在高溫服役過程中發生互擴散現象，最典型的是涂層中Al元素的內擴散和基體中Ni元素的外擴散。為了防止互擴散，最直接有效的方法是添加一層擴散阻擋層。

高熵合金由于高熵效應、遲滯擴散效應、晶格畸變效應、雞尾酒效應等特性在擴散障設計中可起到關鍵作用，從而使阻擴散材料達到致密且結構穩定的效果。研究表明，Mo元素能起到固溶強化的效果，含Mo元素的高熵合金具有很低的擴散系數和良好的組織穩定性。W和Mo位于同一主族，有相近的化學性質，其原子半徑大，能產生良好的晶格畸變效應。Al、Cr能提高涂層的抗高溫氧化能力，Ni元素與基體元素相近，減小了熱膨脹系數。基于此，本研究將AlWCrNiMo高熵合金作為擴散障，采用磁控濺射技術在鎳基高溫合金N5表面制備高熵涂層，再采用電弧離子鍍制備NiAlHf高溫涂層，結合1100 ℃/200 h恒溫抗氧化實驗考察基體、擴散障、面層之間的組織結構演變規律，分析AlWCrNiMo高熵涂層的阻擴散效應及其對涂層和基體抗氧化性能的影響。

【關鍵詞】抗高溫氧化涂層；AlWCrNiMo高熵涂層；阻擴散行為；抗氧化性能；氧化增重；元素互擴散

圖文導讀：

引用本文：

張浩, 李小亞, 王祿越, 等. AlWCrNiMo 高熵涂層的阻擴散性能研究[J]. 表面技術, 2025, 54(2): 127-136.

ZHANG Hao, LI Xiaoya, WANG Luyue, et al. Diffusion Barrier Performance of AlWCrNiMo High-entropy Coatings[J]. Surface Technology, 2025, 54(2): 127-136.

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