激光熔覆高熵合金涂层的研究进展
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ＺＨＡＮＧＺｈｉｂｉｎ１，ＴＯＮＧ Ｙｏｎｇｇａｎｇ３ （１ ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｄｕｃｔＲｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ，
Ａｒｍｙ ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２，Ｃｈｉｎａ；２ ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｎｏｖａｔｉｏｎ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＰｅｏｐｌｅ’ｓ ＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡｒｍｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１４２，Ｃｈｉｎａ；３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１１４，Ｃｈｉｎａ）
高熵合金，制备高熵 合 金 薄 膜 和 涂 层 既 可 以 获 得 优 异 的 使 用 性 能 ，又 可 以 减 少 材 料 的 使 用 量 ，避 免 使 用 过 多 的昂贵金属，降低 成 本。 但 是 高 熵 合 金 薄 膜 的 有 效 厚 度很难达到工业生 产 的 使 用 要 求，相 比 之 下 高 熵 合 金 涂层（ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇ，ＨＥＡｃ）的 研 究 更 具
第 ４７ 卷
第 １０ 期
２０１９年１０月 第３３－４３页
材 料 工 程
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．１０
Ｏｃｔ．２０１９ ｐｐ．３３－４３
激光熔覆高熵合金涂层的 研究进展
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇｓｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙ ａｌｌｏｙ（ＨＥＡ）ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆ ＨＥＡ ｃｏａｔｉｎｇｓｓｈｏｗ ａｎｅｗ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇ ＨＥＡｃｏａｔｉｎｇ（ＨＥＡｃ）ｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｂｅｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈｃａｎａｃｈｉｅｖｅｓｕｐｅｒｉｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｏｆ ＨＥＡｃｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍ ｔｈｅｖｉｅｗ ｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＨＥＡｃｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｗａｓｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄｔｈａｔｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｓｙｓｔｅｍｓｈｏｕｌｄｂｅｐｅｒｆｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ， ｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌａｗ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙ ａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅｐｒｅｐａｒｅｄ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ；ｃｏａｔｉｎｇ；ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ；ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ
赵 海 朝１，梁 秀 兵２，乔 玉 林１ ，柳 建１ ，张 志 彬１ ，仝 永 刚３ （１ 陆军装甲兵学院 机械产品再制造国家工程研究中心，北京 １０００７２；
２ 军事科学院 国防科技创新研究院，北京 １００１４２； ３ 长沙理工大学 汽车与机械工程学院，长沙 ４１０１１４） ＺＨＡＯ Ｈａｉｃｈａｏ１，ＬＩＡＮＧ Ｘｉｕｂｉｎｇ２，ＱＩＡＯ Ｙｕｌｉｎ１，ＬＩＵＪｉａｎ１，
Βιβλιοθήκη Baidu
高熵合 金（ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ，ＨＥＡ）是 一 种 新 型 金属材料，自２００４年 提 出 以 来，因 其 独 特 的 合 金 相 结 构和组织结构、优异 的 性 能、全 新 的 合 金 设 计 理 念，迅 速成为国内 外 材 料 研 究 的 热 点 之 一 。 ［１２］ 高 熵 合 金 主 要以 块 体、薄 膜 和 涂 层 ３ 种 形 式 制 备［３５］，相 比 于 块 体
摘要：高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使 其 成 为 高 温 涂 层 科 学 领 域 一 个 新 的 研 究 热 点。 激 光 熔 覆 技 术 制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法 之 一。本 文 主 要 从 涂 层 成 分 设 计、组 织 结 构、退 火 工 艺 与 性 能、 耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术 制 备 高 熵 合 金 涂 层 的 最 新 研 究 成 果，分 析 了 当 前 激 光 熔 覆 技 术制备高熵合金涂层存在的问题，提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学 研 究 体 系，以 期 制备出性能优异的高熵合金涂层。 关 键 词 ：高 熵 合 金 ；涂 层 ；激 光 熔 覆 ；成 分 设 计 ；性 能 犱狅犻：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１８．０００９９８ 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１７６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１４３８１（２０１９）１０００３３１１
Ａｒｍｙ ＡｃａｄｅｍｙｏｆＡｒｍｏｒｅｄＦｏｒｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００７２，Ｃｈｉｎａ；２ ＮａｔｉｏｎａｌＩｎｎｏｖａｔｉｏｎ ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＤｅｆｅｎｓｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＡｃａｄｅｍｙｏｆＭｉｌｉｔａｒｙＳｃｉｅｎｃｅｓｏｆｔｈｅＰｅｏｐｌｅ’ｓ ＬｉｂｅｒａｔｉｏｎＡｒｍｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００１４２，Ｃｈｉｎａ；３ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅ ａｎｄ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈａｎｇｓｈａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅ ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｓｈａ４１０１１４，Ｃｈｉｎａ）
高熵合金，制备高熵 合 金 薄 膜 和 涂 层 既 可 以 获 得 优 异 的 使 用 性 能 ，又 可 以 减 少 材 料 的 使 用 量 ，避 免 使 用 过 多 的昂贵金属，降低 成 本。 但 是 高 熵 合 金 薄 膜 的 有 效 厚 度很难达到工业生 产 的 使 用 要 求，相 比 之 下 高 熵 合 金 涂层（ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙｃｏａｔｉｎｇ，ＨＥＡｃ）的 研 究 更 具
第 ４７ 卷
第 １０ 期
２０１９年１０月 第３３－４３页
材 料 工 程
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
Ｖｏｌ．４７ Ｎｏ．１０
Ｏｃｔ．２０１９ ｐｐ．３３－４３
激光熔覆高熵合金涂层的 研究进展
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｉｎｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇｓｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ
犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙ ａｌｌｏｙ（ＨＥＡ）ｃｏａｔｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｈｉｇｈ ｔｈｅｒｍａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅｏｆ ＨＥＡ ｃｏａｔｉｎｇｓｓｈｏｗ ａｎｅｗ ａｔｔｒａｃｔｉｏｎｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｃｏａｔｉｎｇ．Ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄｏｆｐｒｅｐａｒｉｎｇ ＨＥＡｃｏａｔｉｎｇ（ＨＥＡｃ）ｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｏｎｅｏｆｔｈｅｂｅｓｔｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄｓｗｈｉｃｈｃａｎａｃｈｉｅｖｅｓｕｐｅｒｉｏｒｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅｌａｔｅｓｔｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｏｆ ＨＥＡｃｐｒｅｐａｒｅｄｂｙ ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｆｒｏｍ ｔｈｅｖｉｅｗ ｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ，ｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ， ａｎｎｅａｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｏｔｈｅｒｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ．Ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍｓｅｘｉｓｔｉｎｇｉｎｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆＨＥＡｃｂｙｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｔｗａｓｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄｔｈａｔｔｈｅｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃｒｅｓｅａｒｃｈｓｙｓｔｅｍｓｈｏｕｌｄｂｅｐｅｒｆｅｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅａｓｐｅｃｔｓｏｆｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ， ｂａｓｉｃｔｈｅｏｒｙ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｌａｗ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙ ａｌｌｏｙ ｃｏａｔｉｎｇｓｗｉｔｈｅｘｃｅｌｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｒｅｅｘｐｅｃｔｅｄｔｏｂｅｐｒｅｐａｒｅｄ． 犓犲狔狑狅狉犱狊：ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ；ｃｏａｔｉｎｇ；ｌａｓｅｒｃｌａｄｄｉｎｇ；ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｄｅｓｉｇｎ；ｐｒｏｐｅｒｔｙ
赵 海 朝１，梁 秀 兵２，乔 玉 林１ ，柳 建１ ，张 志 彬１ ，仝 永 刚３ （１ 陆军装甲兵学院 机械产品再制造国家工程研究中心，北京 １０００７２；
２ 军事科学院 国防科技创新研究院，北京 １００１４２； ３ 长沙理工大学 汽车与机械工程学院，长沙 ４１０１１４） ＺＨＡＯ Ｈａｉｃｈａｏ１，ＬＩＡＮＧ Ｘｉｕｂｉｎｇ２，ＱＩＡＯ Ｙｕｌｉｎ１，ＬＩＵＪｉａｎ１，
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高熵合 金（ｈｉｇｈｅｎｔｒｏｐｙａｌｌｏｙ，ＨＥＡ）是 一 种 新 型 金属材料，自２００４年 提 出 以 来，因 其 独 特 的 合 金 相 结 构和组织结构、优异 的 性 能、全 新 的 合 金 设 计 理 念，迅 速成为国内 外 材 料 研 究 的 热 点 之 一 。 ［１２］ 高 熵 合 金 主 要以 块 体、薄 膜 和 涂 层 ３ 种 形 式 制 备［３５］，相 比 于 块 体
摘要：高熵合金涂层具有的良好热稳定性、耐高温性能使 其 成 为 高 温 涂 层 科 学 领 域 一 个 新 的 研 究 热 点。 激 光 熔 覆 技 术 制备高熵合金涂层的方法是获得其优越性能的制备方法 之 一。本 文 主 要 从 涂 层 成 分 设 计、组 织 结 构、退 火 工 艺 与 性 能、 耐高温氧化性能以及其他性能等方面综述了激光熔覆技术 制 备 高 熵 合 金 涂 层 的 最 新 研 究 成 果，分 析 了 当 前 激 光 熔 覆 技 术制备高熵合金涂层存在的问题，提出了应从组元设计、基础理论、性能规律及加工工艺等方面完善科学 研 究 体 系，以 期 制备出性能优异的高熵合金涂层。 关 键 词 ：高 熵 合 金 ；涂 层 ；激 光 熔 覆 ；成 分 设 计 ；性 能 犱狅犻：１０．１１８６８／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１４３８１．２０１８．０００９９８ 中 图 分 类 号 ：ＴＧ１７６ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１００１４３８１（２０１９）１０００３３１１