[邀请报告]具有梯度纳米复合结构TaZrHfNbTi高熵合金涂层制备及其动态熔融铝熔损行为

具有梯度纳米复合结构TaZrHfNbTi高熵合金涂层制备及其动态熔融铝熔损行为
编号:89 稿件编号:115 访问权限:仅限参会人 更新:2026-03-25 10:12:06 浏览:27次 邀请报告

报告开始:2026年04月28日 17:00 (Asia/Shanghai)

报告时间:20min

所在会议:[B] 薄膜科技论坛 » [B2] B下午场

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摘要
高熵合金因其优异的力学性能以及突出的热稳定性和化学稳定性而受到广泛关注。然而,高熵合金涂层与基体金属之间在硬度、韧性、热膨胀系数等物性方面存在显著差异,给多因素耦合极端环境下的服役可靠性带来了挑战。因此,如何克服成分与物性差异,探索能够提升涂层与基体结合强度的微观结构组织模式,成为高熵涂层面向极端环境应用亟待解决的关键问题。针对这一问题,本文采用空心阴极放电增强等离子溅射沉积方法,制备了具有梯度纳米复合结构的TaZrHfNbTi高熵防护涂层,系统分析了涂层的组织结构、显微力学性能及其在动态铝液中的熔损行为。受空心阴极效应放电增强非平衡溅射的影响,涂层呈现出梯度纳米结构,并与基体产生了扩散结合,如图1所示。涂层由表及里呈现出三个不同的区域。涂层的表层为“纳米晶+非晶”的纳米复合结构,如图1(a)所示,其中的纳米晶相为BCC固溶体。涂层的中间层主要由柱状纳米晶体组成,由于空心阴极放电效应在沉积初期对基体表面产生强烈的反溅射,和涂层沉积过程中Fe元素偏析现象的出现,导致了中间层的贫Fe区/富Fe区沿涂层生长方向的垂直方向呈现交替相间的分布。对于涂层的中间层,柱状纳米晶体(即富Fe区)的内部存在BCC结构的纳米晶相和细球形纳米级非晶相,而柱状纳米晶体边界的非晶区(即贫Fe区)则沉淀了BCC和FCC固溶结构的纳米晶相,如图1(b-d)所示。涂层与基体之间为扩散界面区,具有一定范围的扩散界面区形成了良好的元素过渡,Fe从基体梯度扩散到涂层中,并且部分高熵金属元素则逐渐向基底扩散,如图1(e)所示。研究表明, TaZrHfNbTi涂层展现出良好的抵抗动态铝液熔损的性能。经680°C动态铝液6h冲刷后,涂层未发生脱落。涂层的退化机制主要是BCC结构在高温熔融铝液的作用下逐渐发生退化。涂层中的各元素依据与O和Al的亲和力不同,先后发生氧化或生成金属间化合物。涂层中的Ti和Zr被氧化成Ti2O和ZrO2,由于Ti和Ta与Al的高度亲和力,涂层进一步形成了Al3Ti和Al2Ta,而剩余的Hf和Nb则合并成HfNb。
关键字
非平衡溅射沉积;耐火高熵合金涂层;纳米复合结构;扩散界面结合;熔融铝腐蚀
报告人
魏东博
副教授 南京航空航天大学

稿件作者
魏东博 南京航空航天大学
毛作昕 南京航空航天大学
林慕尧 南京航空航天大学
张平则 南京航空航天大学
梁文萍 南京航空航天大学
姚正军 南京航空航天大学
王振玉 中科院宁波材料所
汪爱英 中科院宁波材料所
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