馬 清,張艷梅,盧冰文,王岳亮,閆星辰,馬文有,姜 慧,劉 敏

（1.廣東工業(yè)大學 材料與能源學院，廣東 廣州510006；2.廣東省科學院新材料研究所，現(xiàn)代表面工程技術國家重點實驗室，廣東 廣州510650；3.中信工程設計建設有限公司，湖北 武漢430000）

高熵合金又被稱為多主元合金或復雜濃縮合金，1995年由臺灣葉均蔚教授率先提出，第一篇相關文章于2004年在《Advanced Engineering Materials》上發(fā)表［1-2］．高熵合金打破了以往傳統(tǒng)合金一到兩種元素為主元的合金體系范式，創(chuàng)新性地將四至五種或更多的元素，按5%~35%的原子分數(shù)占比混合在一起，獲得接近等原子比的新型合金設計方案．高熵合金具有高構成熵、晶格畸變效應及緩慢擴散效應等特性，進而使其獲得一系列優(yōu)異的力學和物理性能，吸引了越來越多的國內外學者進行相關研究．

目前，高熵合金常用的制備方法有真空電弧熔鑄法［3］、機械合金化法［4］、電化學沉積法［5］、磁控濺射法［6］、粉末冶金法［7］、熱噴涂法［8］和激光熔覆法［9］等，其中激光熔覆法憑借能量密度高和稀釋率低等特點成為時下熱門的高熵合金涂層主要制備方法之一．激光熔覆法具有以下優(yōu)點：工藝流程時間短且輸入能量較高，幾乎可以熔化任何在高熵合金中所應用的多元素金屬；其次，激光熔覆高熵合金涂層對基體材料影響較小，更利于涂層和基體之間形成緊密的冶金結合［10］．因此，激光熔覆制備的高熵合金涂層通常具有良好的耐磨耐蝕性、耐高溫氧化性、軟磁性及優(yōu)異的抗輻照等性能［11］，在海洋工程裝備、核電、汽車、鋼鐵冶金等領域具有巨大的應用潛力．但是激光熔覆高熵合金仍有一些技術難題需要解決，其中關鍵的難題之一就是激光熔覆單相高熵合金涂層的強度-塑性不匹配，導致涂層綜合性能不佳而限制其工程應用．例如：激光熔覆單相面心立方（FCC）結構高熵合金往往擁有較好的延展性和耐腐蝕性，但是硬度和強度不足；單相BCC結構高熵合金硬度和強度很高，但是容易發(fā)生脆性失效．圖1為激光熔覆原理示意圖［12］．

圖1 激光熔覆過程及原理示意圖Fig.1 Schematic diagram of laser cladding process and principle

近幾年，研究人員發(fā)現(xiàn)在強度-塑性嚴重不匹配的激光熔覆單相FCC高熵合金涂層中引入微米或納米尺度的硬質顆粒，可以實現(xiàn)對高熵合金涂層韌性及塑性進行有效地調控，該法成為了表面工程領域熱點研究方向之一．因此，重點介紹了直接添加硬質顆粒和原位合成硬質顆粒增強高熵合金復合涂層的研究現(xiàn)狀，著重分析了硬質顆粒對高熵合金涂層性能的主要影響因素，并對未來硬質顆粒增強高熵合金涂層研究方向進行了展望，希望借此為制備性能優(yōu)異的高熵合金復合涂層提供思路．

1 激光熔覆硬質顆粒增強高熵合金復合涂層研究現(xiàn)狀

硬質顆粒往往擁有高硬度、高熔點的特性，被用于激光熔覆高熵合金涂層，可以達到提高涂層強度和硬度的效果．現(xiàn)階段，硬質顆粒的引入主要有兩種方法：一種是直接在合金中添加硬質顆粒，如碳化鎢（WC）、碳化硅（SiC）、碳化鈮（NbC）、碳化鈦（TiC）等；另一種，在高熵合金涂層中原位合成碳化物、氮化物等硬質相．根據(jù)Hall-Patch公式［13］可知，硬質顆粒產生的釘扎效應會限制晶粒長大，使晶粒得到細化，細化的晶粒促使硬度較高BCC相形成，促進了涂層硬度的提升．

1.1 直接添加硬質顆粒

碳化物顆粒通常具有高硬度、高熔點等特性，是目前硬質顆粒增強激光熔覆高熵合金中最主要種類，已有研究涉及的碳化物硬質顆粒的種類與特點列于表1．

表1 激光熔覆高熵合金中添加的碳化物硬質顆粒種類與特點Table 1 Types and characteristics of carbide hard particles added high entropy alloys prepared by laser cladding

1.1.1 WC顆粒

WC顆粒具有高熔點（2600~2850℃）、高硬度（16~22 GPa）及高斷裂韌性（28 MPa·m1/2），且具有一定的塑性，與結合的金屬有良好的潤濕性等特點［14］，是激光熔覆高熵合金中最常用且研究最多的直接添加硬質顆粒．

黃祖鳳等人［18］運用激光熔覆制備了含WC顆粒的FeCoCrNiCu高熵合金涂層，研究發(fā)現(xiàn)：隨著WC顆粒含量的增加，涂層中FCC相含量不斷下降，而BCC相含量不斷增加；WC顆粒的加入使晶粒細化，達到提升硬度的效果，當WC顆粒含量達到20%時涂層硬度提高了1.3倍，達到634 HV．張琪等人［19］運用激光熔覆制備了WC顆粒添加的FeCoNiCrB高熵合金并探究WC顆粒對涂層性能的影響，結果表明：在一定范圍內，涂層的硬度和耐磨性隨著WC顆粒含量的增加而升高；WC含量為20%時，涂層平均硬度比未添加時提高了528 HV．安旭龍等人［20］采用激光熔覆制備了FeSiCrCoMo高熵合金涂層，結果發(fā)現(xiàn)：FeSiCrCoMo高熵合金涂層主要由BCC相和金屬間化合物構成，添加WC顆粒后涂層中形成了致密細小的胞狀晶，同時BCC相增多，金屬間化合物明顯減少；添加WC顆粒后涂層的硬度明顯增強，提升了約23%，達到了687 HV0.2；WC顆粒的添加使得涂層的摩擦系數(shù)減小，磨損率從0.29 mg/min降低到0.06 mg/min，涂層的耐磨性能提高．由此可知，WC顆粒直接添加可以顯著提高FCC單相高熵合金的硬度及耐磨性，且隨著WC顆粒含量的增加復合涂層的硬度與耐磨性也隨之提高．但WC顆粒的直接添加也存在一些問題，如WC顆粒的自由生成焓較低，在高能激光作用下會導致WC界面區(qū)域發(fā)生局部分解.圖2為激光熔覆FeCoCrNi/WC復合涂層微觀結構以及EPMA掃描結果［21］．從圖2可見，部分碳化物會從WC界面處析出，分布于網(wǎng)狀FCC相之間，一旦輸入能量過高，分解越嚴重．另外，隨著WC顆粒含量的增加，基體與WC顆粒之間的界面結合力也會減小，相界面區(qū)域易形成應力集中，導致涂層開裂．

圖2 激光熔覆FeCoCrNi/WC復合涂層微觀結構和EPMA表面掃描結果Fig.2 Microstructures and EPMA surface scanning results of laser cladded FeCoCrNi/WC composite coating

1.1.2 SiC顆粒

由于SiC顆粒的熱膨脹系數(shù)較小，擁有優(yōu)異的高溫性能且有較高的硬度與良好的耐磨性，在耐蝕性方面具有良好的化學惰性，也是激光熔覆高熵合金常選擇的硬質顆粒之一．

張沖等人［15］在研究退火處理對激光熔覆FeCoCrNiB/SiC高熵合金涂層組織與性能的影響時發(fā)現(xiàn)，隨著SiC顆粒添加量的增加涂層硬度和耐磨損性顯著提高，當SiC含量為10%時硬度達到1094 HV0.2，經高溫退火后涂層硬度略微下降，但耐磨性能更加優(yōu)異．馮英豪［22］利用激光熔覆制備了AlCoCrFeNi-xSiC（x=10%，20%，30%）高熵合金涂層，當在x=30%（質量分數(shù)）時涂層硬度最大，平均值為360 HV（圖3）．由于涂層耐磨性與硬度呈正比關系，隨著硬度的增加，耐磨損性能提高．因此，隨SiC硬質顆粒添加含量增加，激光熔覆高熵合金涂層的硬度與耐磨損性能都有所提升．且由于SiC顆粒的耐高溫性能，在進行退火處理后涂層的性能可以再次調控，耐磨性能會進一步上升．

圖3 AlCoCrFeNi-xSiC高熵合金涂層縱截面顯微硬度曲線Fig.3 Longitudinal section microhardness curve of AlCoCrFeNi-xSiC high-entropy alloy coatings

1.1.3 NbC顆粒

NbC顆粒擁有較高的熔點（3873℃）和較高的硬度（2300 HV）及良好的熱力學性能，且與鐵基涂層具有較好的結合性能，利于碳化物顆粒在涂層中均勻分布［23］，故也是激光熔覆高熵合金直接添加硬質顆粒之一．

Li等人［16］在利用激光熔覆制備AlCoCrFeNi高熵合金時發(fā)現(xiàn)：在添加NbC顆粒前其組織由FCC和BCC相組成，添加NbC顆粒后結構中又產生了NbC相，且FCC相含量有所降低而BCC相逐漸增多；NbC顆粒的加入抑制了晶粒的生長，促使細小等軸晶的生成，涂層平均顯微硬度達525 HV，摩擦系數(shù)為1.023（圖4）．綜上，NbC顆粒的加入對提升涂層的硬度及耐磨性有幫助，通過細晶強化及固溶強化作用提升涂層的硬度，且隨著NbC顆粒含量的增加，硬度呈上升趨勢．

圖4 AlCoCrFeNi-xNbC高熵合金涂層摩擦系數(shù)曲線Fig.4 The friction coefficient curve of the AlCoCrFeNixNbC HEA coatings

1.1.4 TiC顆粒

TiC顆粒具有高硬度、高模量以及出色的耐高溫氧化性、耐腐蝕性能，作為激光熔覆高熵合金所添加的硬質顆粒，具有較好的表現(xiàn)［17］．

Cai等人［24］采用激光熔覆制備了FeMnCrNiCo+x（TiC）高熵合金復合涂層，結果表明晶粒細化（圖5）和位錯密度的增加提高了涂層抗塑性變形的能力．在性能方面，添加5%TiC后涂層的強度有所提高，但過量的TiC顆粒使脆性大顆粒成為涂層的裂紋源，導致涂層的強度和韌性惡化．添加10%TiC的涂層具有較好的表面耐磨損性能，磨損系數(shù)為0.3415，磨損量為4.2 mg．綜上，TiC顆粒可以在一定范圍內提升涂層的硬度與耐磨性，但是要注意避免過量的TiC顆粒添加，因為過量添加會誘導裂紋在涂層上的形成，并且加速硬質顆粒從涂層表面的剝落，從而導致涂層的硬度與耐磨性下降．

圖5 FeMnCrNiCo涂層中直接添加x（TiC）陶瓷顆粒與晶粒長大的關系模型示意圖Fig.5 Schematic diagram of the relationship between the direct addition of x（TIC）ceramic particles and grain growth in FeMnCrNiCo coating

此外，還有一些其他顆粒在激光熔覆高熵合金中也有用到，例如TiN，Ni3Al，Al2O3，CrC，Sc2O3和TiB2等，但目前的研究工作還相對較少，需要更多的實驗驗證其對涂層性能的影響．馬永亮等人［25］在制備FeCoNiCrAl高熵合金時加入TiN，結果表明原先的FCC相逐漸向BCC相轉變，通過彌散強化作用使材料的強度和塑性得到提升，涂層平均硬度達659.1 HV，最佳斷裂強度為2006 MPa．馮英豪［22］運用激光熔覆制備了AlCoCrFeNi-xAl2O3（x=10%，20%，30%）高熵合金涂層，當x=10%（質量分數(shù)）時涂層的硬度最大，平均值達487 HV．吳剛剛［26］制備了AlCoCrFeNiTix高熵合金涂層，并加入適量TiB2，結果表明涂層的平均硬度為706.3 HV，是鈦合金的2.32倍，而耐磨性則是較基體提高了80倍，同時形成的氧化膜阻止氧元素擴散，使涂層表現(xiàn)出優(yōu)異的耐高溫氧化性能．

1.2 原位合成硬質顆粒

1.2.1 碳化物硬質顆粒

目前，激光熔覆高熵合金原位合成硬質顆粒主要包括碳化物、硼化物、氮化物及硅化物等．高熵合金涂層中原位合成碳化物硬質顆粒的研究相較于其它體系的硬質顆粒來說比較成熟，是研究的熱點方向．

劉?。?7］通過激光熔覆工藝制備了AlCoCrFeNi高熵合金涂層，并在其中摻雜Ti元素以實現(xiàn)富Ti顆粒相的析出．隨著Ti原子濃度的提高，涂層中原位自生TiC硬質顆粒的體積分數(shù)逐漸增大，涂層的平均顯微硬度從640 HV0.3提升到860 HV0.3，同時涂層的耐磨性能與耐腐蝕性能也得到提升．Zeng等人［28］運用激光熔覆技術原位合成了TiC增強CoCrCuFeNiSi0.2高熵合金涂層（圖6）．實驗結果表明，添加Ti和C的涂層由FCC固溶體和TiC組成，并且涂層的顯微硬度和耐磨性較未添加Ti和C時均有顯著提高，摩擦系數(shù)降低，涂層平均顯微硬度達498.5 HV0.2，平均磨損 體 積 為0.42 mm3．Wang等人［29］采用激光熔覆法制備了MoFexCrTiWAlNby耐熱高熵合金涂層，復合涂層主要由體心立方固溶體、MC碳化物和C14-Laves相及少量未熔化的鎢顆粒組成，退火后涂層的硬度和耐磨性略有增加，平均顯微硬度可達954 HV0.2，磨損體積為0.019 mm3．圖7為MoFexCrTiWAlNby高熵合金涂層平均顯微硬度，圖中深褐色、橙色、綠色及紫色柱狀體代表不同區(qū)間的顯微硬度值，如深褐色柱狀體為顯微硬度最高的的涂層，硬度大于900 HV0.2，而紫色柱狀體則為顯微硬度最小的涂層，硬度為806.4 HV0.2.

圖6 激光熔覆制備CoCrCuFeNiSi0.2高熵合金復合材料原位合成（Ti，C）x強化相的機理示意圖Fig.6 Mechanism diagram of in-situ synthesis of（Ti，C）xstrengthened phase of CoCrCuFeNiSi0.2 high entropy alloy composites prepared by laser cladding

圖7 MoFexCrTiWAlNby高熵合金涂層平均顯微硬度Fig.7 Average microhardness of MoFexCrTiWAlNby high entropy alloy coating

綜上，原位合成碳化物硬質顆粒對高熵合金涂層的硬度及耐磨性均起到了提升的作用．退火對高熵合金涂層性能的影響，往往是對耐磨性有所提升，但是退火后硬度下降，這可能與析出相的尺寸、數(shù)量等有關．

1.2.2 硼化物硬質顆粒

對于含硼合金系，由于硼元素與金屬元素二元形成焓較低，在合金化過程中易于形成硼的化合物，作為強化相可以提高涂層的硬度，使其耐磨性得到提 升［2］．李 涵 等 人［30］采 用 激 光 熔 覆 技 術 制 備 出AlBxCoCrNiTi高熵合金涂層，結果表明：隨著硼的加入，涂層的晶粒得到細化，熔覆層原位合成了TiB2硬質顆粒；涂層的硬度和耐磨性與硼含量呈正相關，涂層的平均顯微硬度最高達814 HV，約是未添加B時涂層的7倍．Lin等人［31］運用激光熔覆法制備了FeCrCoNiAlBx（x=0，0.2，0.5，0.75）高熵合金涂層并對其結構與性能進行了研究，結果表明：高熵合金涂層由BCC相與共晶M2B硼化物組成，硼的加入使BCC相含量增加；隨著硼含量的增加，涂層的耐磨性得到顯著提升，其中FeCrCoNiAlB0.75的摩擦系數(shù)為0.2~0.25，是耐磨性最優(yōu)異的．Chang等人［32］采用激光熔覆法制備了FeCrxCoNiB（x=0.5~3）高熵合金涂層，結果表明：FeCrxCoNiB涂層由簡單的面心立方相和硼化物組成，如圖8所示；硼化物的加入顯著提高了涂層的硬度，當x=0.5時涂層硬度達到了860 HV；硼的加入提升了FeCrxCoNiB涂層的抗氧化性能，當x≥2即原子分數(shù)大于33.3%時，F(xiàn)eCrxCoNiB涂層具有更好的耐高溫氧化性能．綜上，原位生成硼化物硬質顆粒對高熵合金涂層的硬度、耐磨性、高溫抗氧化等性能均有促進作用．多數(shù)實驗結果表明，涂層性能的提升與硼化物硬質顆粒含量呈正相關．但也有少數(shù)實驗結果表明，過量的硼化物硬質顆粒反而使涂層性能下降．

圖8 FeCrxCoNiB涂層的亮場透射電鏡和相應區(qū)域衍射圖（a）Cr-0.5；（b）Cr-1.5Fig.8 The bright field transmission electron microscope and the corresponding area diffraction pattern of FeCrxCoNiB coating

1.2.3 氮化物硬質顆粒

Guo等人［33-34］采用激光熔覆法制備了面心立方結構的CoCr2FeNiTix（x=0，0.5，1.0）高熵合金復合涂層，添加鈦元素后合金的相結構主要由FCC固溶體和TiN相組成．涂層在850℃以下表現(xiàn)出優(yōu)異的結構穩(wěn)定性，涂層的硬度和耐蝕性較基體有很大提高，Ti1.0涂層硬度為原先的兩倍為642 HV，但是Ti的添加也要適量，不然過量的Ti添加易生成過多的TiN顆粒和Laves相，形成腐蝕微孔增加腐蝕傾向（圖9）．原位合成氮化物系的研究相對較少，但從現(xiàn)有的報道來看可以發(fā)現(xiàn)，氮化物系硬質顆粒同樣有助于涂層的性能改善，而且提升幅度較大，并且相關學者對涂層的耐腐蝕性能也做出了測試與分析，這對涂層的綜合性能分析有一定的幫助．

圖9 CoCr2FeNiTix（x=0，0.5，1.0）高熵合金涂層電化學曲線Fig.9 Electrochemical curves of CoCr2FeNiTix（x=0，0.5，1.0）high entropy alloy coating

1.2.4 硅化物硬質顆粒

原位生成硅化物硬質顆粒的研究相對較少，這類金屬間化合物的生成可能是因為較大的焓變抵消熵項所致．

Huang等人［35］采用激光熔覆技術制備了近似等摩爾比的TiVCrAlSi高熵合金涂層．結果表明：TiVCrAlSi涂層由分散在體心立方基體中的（Ti，V）5Si3析出物組成，涂層硬度遠高于基體；通過干滑動磨損試驗發(fā)現(xiàn)，TiVCrAlSi激光熔覆涂層的耐磨性有較大提升．綜上，原位合成硅化物系高熵合金涂層的耐磨性提高，主要歸因于硅化物硬質顆粒與韌性較強的BCC基體的結合．硅化物硬質顆粒在粘著磨損中起主導作用，而相對延性和韌性較強的BCC相基體在支撐硬質金屬間化合物和限制脆性裂紋擴展方面起重要作用．

2 硬質顆粒增強高熵合金復合涂層性能的主要影響因素

2.1 硬質顆粒添加方式

目前，激光熔覆高熵合金硬質顆粒添加方式主要包括直接添加和原位合成兩種．直接添加硬質顆粒的方式操作簡單，不需要經過化學反應，硬質顆粒添加量可靈活調控，可實現(xiàn)超高含量硬質顆粒的有效添加．但是直接添加硬質顆粒與涂層基體的潤濕性和匹配性較差一些，且分布均勻性較難控制，硬質顆粒與金屬基體間容易產生附著物，造成團聚現(xiàn)象而導致應力集中，誘發(fā)裂紋、微氣孔等缺陷，影響涂層的成形質量與性能．原位合成硬質顆粒則是不同元素或化合物在熔覆過程中發(fā)生化學反應，從而生成一種或多種強化相的方式．這種方式得到的硬質顆粒與基體的潤濕性和匹配性好，硬質顆粒充分彌散分布在熔覆材料中，與涂層基體形成良好的共格或半共格界面，而良好的結合界面可以減小應力集中與局部應變，不易發(fā)生團聚、硬質顆粒脫落等問題．原位合成的細小硬質相會阻礙枝晶生長［36］，在激光熔覆的快速冷卻下，金屬內部位錯容易滑動，從而達到細晶強化的效果．但這種方式很難添加高含量的硬質顆粒，涂層中硬質顆粒數(shù)量也較難控制．

由于直接添加硬質顆粒存在諸多的問題，故通常認為原位合成硬質顆粒的方式優(yōu)于直接添加硬質顆粒的方式，但也不表示可以一味地選擇原位合成硬質顆粒的方式，因為原位合成硬質顆粒也存在尚未解決的問題且不同的使用場景對硬質顆粒的添加方式有不同的要求．

2.2 硬質顆粒含量

在一定范圍內，涂層的性能隨硬質顆粒的含量增加而增強，硬質顆粒的體積分數(shù)越高、尺寸越小，強化效果也越好．這是因為在硬質顆粒形成后，往往是硬度較高的BCC相和碳化物相、硼化物相等含量增加，而FCC相減少，更多的硬質顆粒彌散地分布在熔覆層中起彌散強化作用，析出硬質相阻礙位錯運動，往往可以觀察到位錯繞過析出硬質顆粒形成位錯環(huán)［37］，從而起到了強化效果，這種強化機制也被稱為Orowan強化［38］．同時，較高含量的硬質顆粒原子固溶于BCC相中，就會使得原子間半徑差異加劇，晶格畸變加劇，固溶強化作用提升，涂層硬度提高．此外，一些高熵合金涂層中往往會出現(xiàn)高脆性的Laves相，但是硬質顆粒的形成大大減少了Laves相的形成，保障了高熵合金涂層的強度與塑性相匹配的要求［39］．根據(jù)Archard定律［40］可知，材料的耐磨性隨著硬度的增加而提高，而晶界處的析出硬質顆粒會增大位錯阻力，從而抑制了高熵合金涂層的塑性變形．但是過量的硬質顆粒則會使涂層組織分布不均勻，使析出物與未熔的硬質顆粒在晶界處發(fā)生團聚，單位面積上的硬質顆粒含量降低，從而使強化效果下降．同樣，對于涂層的耐腐蝕性能來說，根據(jù)學者們的研究表明［41］，過多的硬質顆粒會導致熔覆層產生嚴重的成分偏析，從而形成腐蝕微孔等，降低涂層的耐腐蝕性能［42］．所以，硬質顆粒含量要在合適的范圍內才會對涂層起促進作用．

2.3 硬質顆粒尺寸

硬質顆粒的大小同樣對高熵合金涂層的性能產生影響．Tong等人［43］發(fā)現(xiàn)，WC顆粒的大小、分布等都對合金的耐磨性等性能有影響．實驗結果表明，88~100 μm的WC具有最好的耐磨性．張偉光等人［44］發(fā)現(xiàn)，小尺寸的TiC顆粒具有較好的耐磨性．同樣，He等人［45］的研究表明，納米級別的TiC粉末對熔覆層與金屬基體結合質量的影響遠好于微米級別的TiC粉末．因此，在一定范圍內尺寸越細小的顆粒對涂層的強化效果越好，因為較小的尺寸可以使界面結合變得更加緊密，同時小尺寸顆粒與金屬基體中的位錯、析出相等產生相互作用［46］，從而提升涂層的綜合性能．而尺寸過大的硬質顆粒，在外力作用下會發(fā)生剝離、產生裂紋等缺陷，從而影響涂層的耐磨性能．

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2.4 熱處理影響

根據(jù)相關實驗結果表明，退火后涂層的硬度大多呈下降趨勢，少數(shù)實驗得到增加的結果，這可能與析出相的尺寸、數(shù)量等有關．高熵合金隨著退火溫度的升高，固溶體內部大尺寸原子析出并在晶界處發(fā)生偏聚現(xiàn)象，使得固溶強化效果減弱，硬度下降．而對于耐磨性來說，退火處理后高熵涂層的耐磨性得到了提升，這是因為硬質顆粒與氧發(fā)生反應生成氧化膜，從而阻止了高熵合金涂層在高溫下出現(xiàn)的氧化磨損現(xiàn)象．

2.5 其他因素

除了上述因素外，顆粒形狀、顆粒分布狀態(tài)等也可能會影響硬質顆粒的增強效果，如花瓣狀和花草狀的硬質顆?？梢杂行岣呷鄹矊拥哪湍バ阅埽?4］．這是由于不同形狀的顆粒引起的應力大小不同，帶有尖角形的顆粒就有可能造成應力集中，而花瓣狀和花草狀的顆粒則不容易引起應力集中、產生裂紋等．而硬質顆粒是否均勻分布則是由硬質相的加入方式等決定的，不同的分布狀態(tài)會改變熔覆層的組織結構，如WC顆粒如果在熔覆層中的分布均勻，則會阻礙摩擦變形的發(fā)生，從而提高涂層的耐磨性能．

3 結語

高熵合金涂層已成為表面工程領域的熱門材料，但是常規(guī)單相高熵合金涂層存在強度-塑性匹配不良的問題而限制其工程應用，硬質顆粒添加成為高熵合金涂層解決強度-塑性不匹配的重要途徑．由于高熵合金涂層獨特的多元成分設計，以及高構成熵、大晶格畸變、緩慢擴散等效應的存在，使得硬質顆粒增強激光熔覆高熵合金涂層強化相的設計、原位強化相形成動力學規(guī)律、耦合強化機理等都有別于常規(guī)硬質顆粒增強金屬涂層，深入研究各類硬質顆粒對高熵合金涂層組織結構及性能的影響規(guī)律，對于高熵合金的發(fā)展及應用具有重要意義．

目前，由于高熵合金種類繁多，而激光熔覆硬質顆粒增強的高熵合金復合涂層的相關研究和實驗數(shù)據(jù)則相對較少，硬質顆粒增強高熵合金涂層仍存在許多未解決的問題．首先，高熵合金計算機模擬理論基礎待完善，缺乏合金成分-組織-性能完整的預測體系，導致硬質相種類、尺寸、數(shù)量等的合理選擇缺乏指導，需要大量的試錯實驗．其次，硬質顆粒對高熵合金涂層組織結構、熵及性能的影響機理不清晰，尤其是原位合成硬質顆粒的反應機制尚未完全揭示，這就導致硬質顆粒添加的優(yōu)化設計與復合涂層結構設計都缺少理論指導依據(jù)．最后，硬質顆粒增強高熵合金涂層在極端服役條件的應用研究不足，目前研究主要集中在室溫條件，缺乏對于在極端服役工況件下的系統(tǒng)研究，不利于其應用推廣．

激光熔覆硬質顆粒增強高熵合金復合涂層表現(xiàn)出的諸多優(yōu)異性能，均預示其在高溫、磨損、腐蝕等極端工況下具有廣闊的應用前景，有望成為航空航天發(fā)動機燃燒室、渦輪葉片、槍管、炮管內壁、太空空間站熱交換器、高溫爐壁及石油鉆探件等關鍵零部件的表面防護涂層．