高瑞澤，王亞強(qiáng)，張金鈺，吳 凱，劉 剛，孫 軍

(西安交通大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院 金屬材料強(qiáng)度國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710049)

1 前 言

隨著航空航天、機(jī)械儀器等領(lǐng)域中各種關(guān)鍵構(gòu)件的服役環(huán)境日益苛刻，服役過程中易發(fā)生碰撞摩擦而出現(xiàn)損傷甚至失效，故對(duì)材料的表面性能提出了更高的要求。因此，在構(gòu)件表面設(shè)計(jì)制備穩(wěn)定可靠并且擁有良好力學(xué)性能的防護(hù)材料是當(dāng)下的研究熱點(diǎn)之一。多層膜材料是指將2種或2種以上組元材料沿垂直基底方向按一定的厚度比和調(diào)制周期交替沉積形成的層狀調(diào)制結(jié)構(gòu)復(fù)合材料，也是以功能基元(即調(diào)制結(jié)構(gòu))為基本單元，通過空間序構(gòu)構(gòu)成的具有變革性和顛覆性的宏觀性能的高性能材料。所謂的“功能基元”是在原子/分子尺度和宏觀尺度之間引入具有特定功能的中間結(jié)構(gòu)單元，序構(gòu)是指“功能基元”通過人工設(shè)計(jì)制造而成的特定的空間堆垛、排列方式，如有序結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)/短程有序結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)等。因此，多層膜材料突破了元素種類的限制，通過功能基元(即調(diào)制結(jié)構(gòu))序構(gòu)，可以設(shè)計(jì)出獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異的性能，如高硬度[1]、高強(qiáng)度[2]、高延性[3]和高耐磨性[4]等。功能基元序構(gòu)的多層膜材料不僅為探索具有變革性和顛覆性的宏觀性能的高性能材料提供了更大的空間，而且作為防護(hù)涂層材料已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用，為改善關(guān)鍵構(gòu)件的綜合力學(xué)性能和服役特性提供了有效的途徑。

自Koehler[5]1970年首次提出納米多層膜的概念后，多層膜結(jié)構(gòu)材料便成為材料領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。現(xiàn)有研究表明[6，7]：材料納米化后力學(xué)性能可顯著提高，尤其是硬度/強(qiáng)度。通過對(duì)納米多層膜的晶體結(jié)構(gòu)、調(diào)制周期、界面特征、晶粒形貌等進(jìn)行調(diào)控，可有效提高材料的綜合性能。與此同時(shí)，科研人員也提出了一些強(qiáng)化機(jī)制模型，包括Hall-Petch強(qiáng)化機(jī)制[8]、Koehler強(qiáng)化機(jī)制[5]、共格應(yīng)力機(jī)制[9]、Orowan強(qiáng)化機(jī)制[10]、界面位錯(cuò)阻礙效應(yīng)[11]、膜界面協(xié)調(diào)應(yīng)變效應(yīng)[12]等，在一定程度上解釋了不同體系納米多層膜的變形機(jī)制的尺寸依賴性。

目前，傳統(tǒng)雙金屬納米多層膜的力學(xué)變形行為方面已有大量研究[13-17]，在組元層尺度約束和異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)的作用下，往往呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)塊體材料截然不同的力學(xué)性能和變形機(jī)制[18]。與傳統(tǒng)金屬材料相比，Yeh等[19]于2004年提出了全新的合金設(shè)計(jì)方案——高熵合金(high entropy alloys，HEAs)，這種合金通常由5種及以上主要金屬元素混合而成，其所獨(dú)有的高熵效應(yīng)、嚴(yán)重晶格畸變效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)以及雞尾酒效應(yīng)，極大提高了材料的綜合服役性能。此外，通過改變高熵合金的元素組分及含量、調(diào)控缺陷的形成能和遷移能，也可以改善材料的力學(xué)性能，最終實(shí)現(xiàn)材料性能的突破[20-22]。在納米多層膜中引入高熵合金，得益于高熵合金獨(dú)特的微觀結(jié)構(gòu)特征，金屬/高熵合金納米多層膜材料有望表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。因此，本文針對(duì)近年來國內(nèi)外金屬/高熵合金納米多層膜材料相關(guān)研究，簡(jiǎn)要論述了該類材料的制備方法，闡述了其微觀組織結(jié)構(gòu)特征、力學(xué)性能特點(diǎn)以及相應(yīng)的微觀機(jī)制，最后對(duì)其未來發(fā)展前景進(jìn)行展望。

2 金屬/高熵合金納米多層膜制備方法

金屬/高熵合金納米多層膜的性能取決于其微觀結(jié)構(gòu)特征，而微觀結(jié)構(gòu)一方面是由組元材料特性所決定，另一方面則與其制備工藝和參數(shù)息息相關(guān)。目前，已發(fā)展出多種工藝方法可用于金屬納米多層膜的制備，按照原理可分為物理沉積工藝和化學(xué)沉積工藝。物理沉積工藝包括磁控濺射技術(shù)、真空蒸鍍技術(shù)、離子鍍技術(shù)、分子束外延成形技術(shù)等；化學(xué)沉積工藝則主要是電化學(xué)法，利用電化學(xué)法制備多層膜時(shí)最常用單槽法和雙槽法。本文重點(diǎn)討論磁控濺射技術(shù)、離子鍍技術(shù)以及化學(xué)電沉積工藝。

2.1 物理沉積工藝

磁控濺射技術(shù)，其工藝原理如圖1a所示[23]，一般是將預(yù)沉積的材料作為靶材置于陰極，基片置于陽極，抽真空后，利用高壓將通入的氬氣電離，得到大量高能Ar+離子，在電場(chǎng)作用下Ar+離子轟擊靶材，濺射產(chǎn)生大量靶材原子，隨后靶材原子在磁場(chǎng)影響下發(fā)生定向移動(dòng)，最終在基底表面沉積得到多層膜。高熵合金的組分元素較多，而利用磁控濺射法鍍膜時(shí)靶材選擇較為靈活。如圖1b所示[24，25]，可將多種單質(zhì)金屬熔煉拼接為一塊合金靶材，在單一靶位上濺射沉積[26]；也可采用多靶材共濺射沉積的方式進(jìn)行沉積制備[24，27，28]。磁控濺射技術(shù)的工藝較為簡(jiǎn)單，可通過調(diào)控條件參數(shù)，精確控制膜層厚度，具有高速、低溫、低損傷的優(yōu)點(diǎn)；但鍍膜時(shí)通常是在高溫、高真空等較為嚴(yán)苛的條件下進(jìn)行，且制備時(shí)間較長(zhǎng)，還會(huì)受基體形狀與尺寸的限制。Luo等[29]為設(shè)計(jì)出高硬度和低磨損良好結(jié)合的難熔高熵合金多層膜，采用磁控濺射技術(shù)在Si襯底上沉積具有相等組元層厚度h的納米NbMoTaW/Ag多層膜，如圖2所示，系統(tǒng)研究了不同層厚多層膜材料的微觀組織特征、力學(xué)性能和摩擦學(xué)行為，發(fā)現(xiàn)多層膜的磨損率、摩擦系數(shù)等較單層膜都有顯著降低，硬度則會(huì)隨層厚的減小而不斷增加。房曉彤[30]通過反應(yīng)磁控濺射法在Si基底和高速鋼表面成功制備了(AlSiTiVCrNb)N和(AlSiTiVCrNb)CN高熵合金薄膜及多層膜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間濺射制備薄膜時(shí)，隨薄膜厚度增加，出現(xiàn)表面顆粒粗化、硬度急劇降低、薄膜易與基體剝離等現(xiàn)象；而如果通過控制調(diào)制周期形成(AlSiTiVCrNb)N/(AlSiTiVCrNb)CN多層膜，以間隔層疊的方式控制高熵合金薄膜的柱狀生長(zhǎng)，則可以避免這些影響，極大提高材料性能。

圖2 由NbMoTaW難熔高熵合金和Ag交替沉積制備多層膜的過程示意圖[29]Fig.2 Schematic diagram of preparing the alternating multilayer of NbMoTaW refractory high-entropy alloy and Ag[29]

離子鍍技術(shù)是一種在真空環(huán)境下通過氣體放電使得氣體或被蒸發(fā)物質(zhì)電離產(chǎn)生離子，隨后在離子轟擊下，將蒸發(fā)物質(zhì)沉積到材料表面的技術(shù)，包括多弧離子鍍、反應(yīng)離子鍍等。Zhang等[31]利用電弧離子鍍技術(shù)成功制備了AlTiN和AlTiN/AlCrSiN多層膜，如圖3所示，同時(shí)研究了調(diào)制周期對(duì)AlTiN和AlTiN/AlCrSiN多層膜的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能等的影響，發(fā)現(xiàn)當(dāng)調(diào)制周期為8.3 nm時(shí)，其硬度、彈性模量最高，結(jié)合強(qiáng)度最好，表現(xiàn)出優(yōu)異的耐磨性，并由于Al與Cr的存在，調(diào)制周期較小的多層膜抗氧化性也較好。Luo等[32]采用磁場(chǎng)增強(qiáng)多弧離子鍍技術(shù)分別在單晶硅、M2高速鋼和304不銹鋼樣品上沉積了CrN/AlCrN納米多層膜，探究了磁感應(yīng)電流對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)和性能的影響。對(duì)比發(fā)現(xiàn)，隨著離子轟擊加劇，磁感應(yīng)電流增大，薄膜致密度也增大，同時(shí)由于結(jié)構(gòu)致密，顯微硬度和耐腐蝕性也會(huì)提高；但離子轟擊強(qiáng)度也不宜過大，否則易引起膜應(yīng)力增加，導(dǎo)致薄膜與基體的結(jié)合強(qiáng)度先增加后降低。當(dāng)磁感應(yīng)電流為1.2 A時(shí)，CrN/AlCrN多層膜具有最優(yōu)的綜合性能。相比于磁控濺射技術(shù)，離子鍍的離化率高，成膜速度快，繞鍍能力強(qiáng)，形成的薄膜均勻致密、質(zhì)量良好，可鍍材料廣泛，在基體選擇上沒有太大限制。

圖3 AlTiN和AlTiN/AlCrSiN多層膜電弧離子鍍沉積裝置示意圖[31]Fig.3 Schematic diagram of arc discharge deposition equipment for AlTiN and AlTiN/AlCrSiN multilayer film[31]

2.2 化學(xué)沉積工藝

在化學(xué)沉積工藝中，多采用電化學(xué)法制備多層膜，其中最常用的是單槽法和雙槽法。

單槽電沉積法是一種按一定比例在同一電解槽中加入多種不同活性的金屬離子，周期性控制沉積電流密度或電壓，從而得到成分和結(jié)構(gòu)周期性變化的薄膜的方法[33]。Cai等[34]采用單槽電沉積法制備了Al1-xMnx/Al1-yMny納米多層膜，系統(tǒng)地研究了其微觀結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能，介紹了通過調(diào)整電解質(zhì)組成制備具有微晶、納米晶、非晶等不同結(jié)構(gòu)的Al1-xMnx/Al1-yMny納米多層膜的方法，還通過對(duì)比試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，多層膜的硬度要遠(yuǎn)大于單層膜，隨著薄膜中Mn含量的增加，晶粒愈發(fā)細(xì)小，表面形貌更加光滑，耐磨性和硬度進(jìn)一步提升。同時(shí)研究表明，多層膜的微觀結(jié)構(gòu)可以通過調(diào)控電解液濃度、沉積電流和電流持續(xù)時(shí)間等參數(shù)來定制，為通過設(shè)計(jì)多層膜微觀結(jié)構(gòu)改善力學(xué)性能提供了一定的指導(dǎo)。單槽法設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，成本較低，沉積速度較快，對(duì)材料形狀尺寸沒有限制，能對(duì)單層厚度進(jìn)行控制，但只能制備金屬多層膜[33]。

雙槽電沉積法是在含有不同電解質(zhì)溶液的電解槽中交替電鍍得到多層膜的方法[33]。為了揭示調(diào)制波長(zhǎng)對(duì)金屬多層膜力學(xué)性能的影響，顧超等[35]利用雙槽電沉積法制備了不同調(diào)制波長(zhǎng)的等層厚Cu/Ag金屬多層膜，結(jié)果表明，制備的金屬多層膜具有良好的周期結(jié)構(gòu)，均勻致密，金屬子層純度很高，各層膜的邊界清晰，薄膜硬度與調(diào)制波長(zhǎng)變化關(guān)系符合理論分析，而在調(diào)制波長(zhǎng)為100 nm時(shí)，性能最優(yōu)。雙槽法設(shè)備簡(jiǎn)單，易于操作，成本較低，沉積速度較快，不受材料形狀尺寸和鍍液成分的限制，制備出的多層膜材料層間分隔清晰，可以實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；但也有一定的局限性，如對(duì)設(shè)備要求較高，改變?nèi)芤簳r(shí)易出現(xiàn)表面氧化和置換反應(yīng)，只適用于制備金屬多層膜[33，35，36]，還易對(duì)薄膜產(chǎn)生污染。因此，多采用化學(xué)沉積工藝中的單槽法制備多層膜。

3 金屬/高熵合金納米多層膜的微觀組織

與傳統(tǒng)的金屬納米多層膜類似，金屬/高熵合金納米多層膜也具有明顯的組元效應(yīng)和尺寸效應(yīng)，當(dāng)功能基元的尺度發(fā)生變化時(shí)，多層膜的微觀組織結(jié)構(gòu)也會(huì)發(fā)生改變，主要包括晶粒形貌和界面結(jié)構(gòu)2個(gè)方面。此外，高熵合金中的元素組分也會(huì)對(duì)多層膜的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生顯著影響，尤其是相結(jié)構(gòu)[24]。

3.1 晶粒形貌特征

對(duì)于金屬納米多層膜而言，組元間表面能和晶格常數(shù)的關(guān)系是決定其晶粒形貌的關(guān)鍵因素。當(dāng)組元表面能差異較小，晶格常數(shù)也接近時(shí)，多層膜形成密排面平行的織構(gòu)；在此基礎(chǔ)上，再滿足組元之間一定的原子半徑比和界面能錯(cuò)配比，納米多層膜就能在界面處外延生長(zhǎng)，形成具有連續(xù)柱狀晶形貌的超晶格結(jié)構(gòu)。以fcc/fcc結(jié)構(gòu)的高熵合金(AlCrTiZrNb)N/WS2納米多層膜[37]為例，當(dāng)WS2層厚度小于1.2 nm時(shí)，高熵合金(AlCrTiZrNb)N層在模板效應(yīng)影響下，可以在界面處形成外延生長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，薄膜的結(jié)晶度和衍射峰強(qiáng)度增加，沿生長(zhǎng)方向具有良好的柱狀結(jié)構(gòu)，在WS2層厚度為1.2 nm時(shí)納米多層膜的層狀結(jié)構(gòu)和界面光滑清晰，柱狀晶結(jié)構(gòu)最清晰。而當(dāng)WS2層厚度大于1.2 nm時(shí)，外延生長(zhǎng)會(huì)被破壞，fcc結(jié)構(gòu)無法維持，結(jié)晶度和衍射峰強(qiáng)度減弱，柱狀晶結(jié)構(gòu)逐漸模糊。與之類似，Hu等[38]在Ag/Cu納米多層膜的微觀結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了超晶格結(jié)構(gòu)，多層膜中的Ag層與Cu層均是(111)取向的多晶fcc結(jié)構(gòu)，如圖4a所示，Ag/Cu納米多層膜呈現(xiàn)層狀結(jié)構(gòu)和致密的柱狀晶結(jié)構(gòu)，并在圖4b中呈現(xiàn)平行的(111)條紋，說明它們之間存在外延關(guān)系，形成了超晶格結(jié)構(gòu)。此外，當(dāng)組元表面能差異較大時(shí)，僅會(huì)形成密排面平行的層狀結(jié)構(gòu)，難以出現(xiàn)外延生長(zhǎng)等現(xiàn)象；但若過大時(shí)，這種層狀結(jié)構(gòu)也較難形成[39]。通常，晶粒形貌對(duì)材料的塑性變形行為也有明顯影響。隨晶粒尺寸減小，具有等軸晶形貌的多層膜的變形機(jī)制將由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)主導(dǎo)轉(zhuǎn)為晶界協(xié)調(diào)變形，硬度隨調(diào)制周期(或組元層厚度)減小而逐漸飽和，但具有柱狀晶形貌的多層膜的硬度始終隨調(diào)制周期(或組元層厚度)減小而增大[18，40-41]。

圖4 Ag/Cu納米多層膜的典型橫截面HRTEM像[38]Fig.4 Typical cross-sectional HRTEM images of Ag/Cu nanomultilayers[38]

在晶體/非晶納米多層膜體系中，由于非晶相的存在，相較晶體/晶體納米多層膜，其微觀結(jié)構(gòu)和強(qiáng)化機(jī)制也會(huì)有所不同。Shao等[42]對(duì)fcc相與非晶相構(gòu)成的(AlSiTiVNbCr)N/(AlSiTiVNbCr)CN高熵合金納米多層膜進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)高混合熵和大原子尺寸差是非晶相形成的主要原因，高的混合熵增加了組成金屬元素的相互溶解度，較大的原子尺寸差異導(dǎo)致拓?fù)洳环€(wěn)定，從而產(chǎn)生非晶相，非晶相包裹著納米晶，形成復(fù)合納米結(jié)構(gòu)。隨著調(diào)制周期減小，使得衍射峰強(qiáng)度增大，薄膜結(jié)晶度增加，產(chǎn)生超硬效應(yīng)。

3.2 界面結(jié)構(gòu)

多層膜由于具有周期性的層狀結(jié)構(gòu)，內(nèi)部存在大量異質(zhì)界面，對(duì)多層膜材料的力學(xué)性能、疲勞性能等有顯著影響。根據(jù)界面兩側(cè)組元材料的點(diǎn)陣常數(shù)差異，可將其分為共格界面、半共格界面、非共格界面[43，44]。由于多層膜各組元之間所存在的組織結(jié)構(gòu)、性能特征等差異，在制備多層膜的過程中會(huì)產(chǎn)生一定的應(yīng)變，用以松弛應(yīng)力。若兩組元的晶體結(jié)構(gòu)類似，晶格常數(shù)接近，即晶格錯(cuò)配度小于5%時(shí)，會(huì)形成完全共格界面；而晶格常數(shù)差異較大，錯(cuò)配度在5%～25%之間時(shí)，形成半共格界面；錯(cuò)配度大于25%時(shí)，則形成非共格界面。可通過調(diào)控晶格參數(shù)影響該錯(cuò)配應(yīng)變，從而改變界面結(jié)構(gòu)。

Zhao等[45]采用磁控濺射法制備不同厚度的金屬/高熵合金Cu/Fe50Mn30Co10Cr10與Cu/Fe50Mn30Co10Ni10納米多層膜，發(fā)現(xiàn)當(dāng)Cu/Fe50Mn30Co10Cr10多層膜層厚不超過25 nm時(shí)，在強(qiáng)約束條件下HEA層在Cu層的模板效應(yīng)下保持fcc結(jié)構(gòu)，與Cu層形成外延生長(zhǎng)關(guān)系，納米多層膜表現(xiàn)出單一fcc結(jié)構(gòu)，此時(shí)為共格界面。隨著h的減小，Cu模板效應(yīng)增強(qiáng)，約束效應(yīng)增強(qiáng)，這也是在小h下形成單一相結(jié)構(gòu)的原因之一。由此可見，在尺寸約束作用下，功能基元中組元材料通過調(diào)整晶格常數(shù)，從而改變界面結(jié)構(gòu)，形成共格界面降低體系能量[18]，這是形成共格界面的有效途徑。而當(dāng)層厚h大于25 nm時(shí)，Cu/Fe50Mn30Co10Cr10多層膜為fcc/hcp結(jié)構(gòu)，二者晶格參數(shù)有差異，外延生長(zhǎng)開始被破壞，界面結(jié)構(gòu)向非共格界面進(jìn)行轉(zhuǎn)變，界面處表現(xiàn)出明顯的失配，應(yīng)變能增加，對(duì)材料的力學(xué)性能產(chǎn)生顯著影響。相比之下，Cu/Fe50Mn30Co10Ni10多層膜始終保持fcc結(jié)構(gòu)，未發(fā)生相結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)出與h無關(guān)的單一fcc相[45]。

無獨(dú)有偶，Luo等[29]在設(shè)計(jì)具有自潤(rùn)滑特性的納米金屬/高熵合金多層膜時(shí)也有類似發(fā)現(xiàn)，隨著層厚h的不斷減小，NbMoWTa/Ag多層膜的界面結(jié)構(gòu)也發(fā)生轉(zhuǎn)變。在h大于5 nm時(shí)，多層膜表現(xiàn)為bcc/fcc晶體結(jié)構(gòu)，此時(shí)為非共格界面；而當(dāng)h減小到5 nm時(shí)，由于NbMoWTa層的模板效應(yīng)，Ag層逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc結(jié)構(gòu)，與NbMoWTa層形成外延生長(zhǎng)關(guān)系，界面轉(zhuǎn)變?yōu)楣哺窠缑妫谶@個(gè)尺度上將形成完全共格的超晶格結(jié)構(gòu)，力學(xué)性能也有極大提高。

此外，還可通過減小功能基元中組元層厚調(diào)控晶體結(jié)構(gòu)的方法，形成共格界面。Li等[46]制備了不同Y層厚度的FeNi/Y納米多層膜，對(duì)多層膜微觀結(jié)構(gòu)演變進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)隨Y層厚度增加，Y層的相組成發(fā)生fcc結(jié)構(gòu)→非晶結(jié)構(gòu)→hcp結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，如圖5所示。在組元Y層厚度很小時(shí)，保持fcc結(jié)構(gòu)，二者的晶格參數(shù)逐漸趨近，與FeNi層形成外延生長(zhǎng)，如圖5a和5d所示；隨Y層厚度增加，由于二者晶格參數(shù)差異較大，Y層呈現(xiàn)出非晶態(tài)，不能保持與FeNi層的外延生長(zhǎng)，如圖5b和5e所示。可以認(rèn)為，非穩(wěn)態(tài)fcc結(jié)構(gòu)隨層厚增大逐漸向hcp結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，非晶是過渡形態(tài)，如圖5c和5f所示，最終達(dá)到穩(wěn)定的hcp結(jié)構(gòu)，同時(shí)也會(huì)對(duì)納米多層膜的外延生長(zhǎng)產(chǎn)生阻礙。這個(gè)過程中能發(fā)現(xiàn)兩組元層在界面處出現(xiàn)明顯的失配，應(yīng)變能也隨之增加，界面變?yōu)榉枪哺窠缑?。這也是形成共格界面的另一種途徑：通過減小層厚改變晶體結(jié)構(gòu)，使界面發(fā)生轉(zhuǎn)變形成共格界面[22]。這種受層厚影響而出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變現(xiàn)象，在其他多層膜體系中也廣泛存在[44，47，48]。因此，在納米多層膜的制備中，需合理設(shè)置工藝參數(shù)，調(diào)整界面結(jié)構(gòu)，從而調(diào)控材料性能。

圖5 Y層厚度分別為2 (a，d)，3 (b，e)和4 (c，f)nm的FeNi/Y納米多層膜的橫截面HRTEM像 [46]Fig.5 Cross-sectional HRTEM images of FeNi/Y nanomultilayers with Y-layer thickness of 2 (a，d)，3 (b，e)and 4 (c，f) nm，respectively (fig.5d～5f are magnified images of the white dashed areas in fig.5a～5c)[46]

3.3 元素組分

元素組分對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜的微觀結(jié)構(gòu)也有顯著影響，尤其是相結(jié)構(gòu)[24]。當(dāng)引入原子尺寸差異較大的元素時(shí)，一般會(huì)引起晶格畸變，改變相結(jié)構(gòu)，形成新相，甚至產(chǎn)生非晶相。Braeckman等[49]研究了Ge與In元素對(duì)CoCrCuFeNi薄膜微觀結(jié)構(gòu)的影響，發(fā)現(xiàn)隨著Ge與In含量的不斷增加，高熵合金薄膜由多晶單相fcc固溶體結(jié)構(gòu)向非晶態(tài)轉(zhuǎn)換，fcc相比例不斷減少，相結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。這是因?yàn)榧尤朐影霃讲煌脑睾螅a(chǎn)生局部應(yīng)力，引起晶格畸變，而非晶相中的原子不像晶態(tài)中那樣受限于剛性晶格，它們能應(yīng)對(duì)更大的原子尺寸失配，使原子可以重新排列以獲得最有效的空間填充，故形成非晶相。

即便是相同元素，含量不同，也會(huì)表現(xiàn)出不同的相結(jié)構(gòu)。Ye等[50]研究了不同Al含量下CoCrFeMnNi高熵合金鍍層顯微結(jié)構(gòu)的演變。當(dāng)Al含量較低時(shí)，高熵合金鍍層為單一fcc相；而隨Al含量增加，fcc相逐漸減少，并出現(xiàn)新相bcc相，鍍層中bcc相比例不斷提高，對(duì)材料整體的硬度和耐磨性有重要貢獻(xiàn)。表1列舉了一些常見元素對(duì)材料微觀結(jié)構(gòu)和性能的影響[49-56]。

表1 常見元素的添加對(duì)高熵合金鍍層結(jié)構(gòu)和性能的影響Table 1 Effect of the addition of common elements on the microstructure and properties of HEAs coating

4 金屬/高熵合金納米多層膜力學(xué)性能

4.1 硬度/強(qiáng)度

對(duì)于金屬/高熵合金納米多層膜而言，調(diào)制周期與界面結(jié)構(gòu)對(duì)其硬度/強(qiáng)度有著決定性的影響，表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)，可通過對(duì)多層膜調(diào)制周期與界面結(jié)構(gòu)的控制影響其硬度/強(qiáng)度；其次，多層膜多為多晶結(jié)構(gòu)，晶粒形貌及大小等也會(huì)對(duì)其硬度/強(qiáng)度產(chǎn)生顯著影響；此外，高熵合金層中成分元素不同，納米多層膜的硬度/強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)差別。

4.1.1 調(diào)制周期的影響

與傳統(tǒng)的雙金屬納米多層膜材料類似，功能基元特征決定了納米金屬/高熵合金多層膜的力學(xué)性能，其硬度/強(qiáng)度會(huì)隨功能基元尺寸(或調(diào)制周期)的變化而表現(xiàn)出明顯的尺寸效應(yīng)。這種影響機(jī)制可以用Misra等[57]提出的位錯(cuò)機(jī)制模型加以解釋：① 當(dāng)層厚h在微米到亞微米范圍時(shí)，位錯(cuò)會(huì)先在剪切模量較小的膜層中運(yùn)動(dòng)，并會(huì)因界面的阻礙作用而出現(xiàn)塞積，多層膜的強(qiáng)度取決于滑動(dòng)位錯(cuò)在界面處的堆積，因此遵循經(jīng)典的Hall-Petch強(qiáng)化模型。② 當(dāng)層厚減小到納米范圍時(shí)，此時(shí)不能形成位錯(cuò)塞積，出現(xiàn)單根位錯(cuò)被約束在層內(nèi)滑移面上運(yùn)動(dòng)，納米多層膜的強(qiáng)度與層厚的關(guān)系遵從 Confined Layer Slip(CLS)模型。③ 當(dāng)層厚進(jìn)一步減小時(shí)(<5 nm)，多層膜的強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)平臺(tái)甚至略微下降，強(qiáng)度和單層厚之間的關(guān)系遵從界面強(qiáng)化(interface barrier strength，IBS)模型[41]。羅大微等[58]采用磁控濺射的方法制備了不同調(diào)制周期的NbMoWTa/Ag納米多層膜，薄膜總厚度在1800～1900 nm，研究發(fā)現(xiàn)，層厚h較大時(shí)，多層膜結(jié)構(gòu)為bcc/fcc結(jié)構(gòu)，具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)，界面屬于半共格。隨著h不斷減小，界面結(jié)構(gòu)發(fā)生相轉(zhuǎn)變，逐漸向共格界面轉(zhuǎn)化，在h達(dá)到5 nm時(shí)，形成共格界面，此時(shí)多層膜呈現(xiàn)柱狀晶結(jié)構(gòu)。在h逐漸減小的過程中，多層膜的硬度不斷增大，且h越小，增長(zhǎng)幅度越大。當(dāng)h在20～100 nm之間時(shí)，多層膜的硬度遵循Hall-Petch 強(qiáng)化機(jī)制，此時(shí)位錯(cuò)無法穿過界面，通過位錯(cuò)在界面處的堆積進(jìn)行強(qiáng)化；當(dāng)h<20 nm時(shí)，由于此時(shí)異質(zhì)界面較多，單層膜的位錯(cuò)密度過低，無法產(chǎn)生位錯(cuò)堆積，明顯偏離了Hall-Petch關(guān)系曲線，由Hall-Petch強(qiáng)化機(jī)制轉(zhuǎn)變?yōu)槲诲e(cuò)穿越界面強(qiáng)化機(jī)制；而當(dāng)h更小時(shí)，硬度出現(xiàn)大幅提高，這是共格強(qiáng)化機(jī)制引起的，此時(shí)界面為共格結(jié)構(gòu)，引起拉壓應(yīng)力場(chǎng)變化，使位錯(cuò)難以穿過界面，從而出現(xiàn)強(qiáng)化現(xiàn)象。

在晶體/非晶結(jié)構(gòu)的金屬/高熵合金納米多層膜中，也發(fā)現(xiàn)了類似的尺寸效應(yīng)。Zhao等[59]采用磁控濺射技術(shù)制備了5～150 nm等層厚的晶體/非晶高熵合金X/AHEA(X=Cu/Ni，AHEA=Fe20Co20Cr20Ni20B10Si10)納米多層膜，結(jié)果表明，當(dāng)h在25～150 nm范圍內(nèi)，隨著h的減小，X/AHEA納米材料的硬度呈緩慢上升趨勢(shì)，當(dāng)h進(jìn)一步減小到5 nm時(shí)，硬度急劇上升，呈現(xiàn)出“越小越強(qiáng)”的趨勢(shì)，如圖6所示。

圖6 Cu/AHEA(a)與Ni/AHEA(b)納米多層膜的實(shí)測(cè)硬度H隨層厚h的變化關(guān)系[59]Fig.6 Variations of measured hardness H versus layer thickness h for Cu/AHEA (a)and Ni/AHEA (b)nanomultilayers[59]

4.1.2 界面結(jié)構(gòu)的影響

功能基元的界面結(jié)構(gòu)不同也會(huì)使得納米多層膜力學(xué)性能出現(xiàn)差異。Luo等[29]在設(shè)計(jì)自潤(rùn)滑難熔高熵合金NbMoWTa/Ag多層膜時(shí)發(fā)現(xiàn)，薄膜的性能與層厚h密切相關(guān)。隨著h降低，界面結(jié)構(gòu)將由非共格向共格進(jìn)行轉(zhuǎn)變，硬度不斷增大；但當(dāng)h<10 nm時(shí)，多層膜的硬度仍持續(xù)增加，這超出了材料科學(xué)的傳統(tǒng)理解，一般來說，當(dāng)納米金屬多層膜中的單個(gè)層厚度或晶粒尺寸減小到幾納米以下時(shí)，被稱為反Hall-Petch效應(yīng)的機(jī)制起主導(dǎo)作用，此時(shí)多層膜的硬度達(dá)到飽和。研究表明，這種差異是由于結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變效應(yīng)，NbMoWTa/Ag多層膜材料的這種力學(xué)性能變化恰恰證明界面結(jié)構(gòu)的變化確實(shí)影響了力學(xué)性能和變形機(jī)制，異質(zhì)界面對(duì)位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻擋能力決定了納米金屬/高熵合金多層膜材料的硬度。當(dāng)組元層厚h較大時(shí)，NbMoWTa/Ag多層膜是bcc/fcc晶體結(jié)構(gòu)，隨著h減小到5 nm時(shí)，在這個(gè)尺度上將形成完全共格的超晶格結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變?yōu)閎cc/bcc晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)納米多層膜外延生長(zhǎng)形成超晶格結(jié)構(gòu)時(shí)，原本較大的晶格參數(shù)會(huì)趨于減小，而原本較小的晶格參數(shù)會(huì)被迫增大，導(dǎo)致二者的晶格參數(shù)逐漸趨近，會(huì)在界面處產(chǎn)生交替拉/壓應(yīng)力的共格應(yīng)力[60-62]，且由于共格界面兩側(cè)組元的滑移系統(tǒng)連續(xù)，位錯(cuò)的滑移會(huì)被界面上的這些交替應(yīng)力嚴(yán)重阻礙，在界面處將提供額外的硬化，還會(huì)抑制在其他fcc/bcc多層膜較小層厚下觀察到的軟化，故硬度持續(xù)增大。但需注意到，如果界面錯(cuò)配太大，則很難實(shí)現(xiàn)這種強(qiáng)化機(jī)制。

對(duì)fcc/bcc結(jié)構(gòu)金屬多層膜的非共格界面，滑移系在界面處并不連續(xù)，界面成為位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的主要阻礙，當(dāng)位錯(cuò)到達(dá)界面處后，一般通過攀移在界面處擴(kuò)展，最終穿過界面[63]，使得多層膜的硬度提高。在這個(gè)過程中，通常會(huì)引起剪切變形，形成剪切帶，使得金屬/高熵合金納米多層膜出現(xiàn)一定的應(yīng)變軟化。

4.1.3 晶粒形貌的影響

除調(diào)制周期與界面結(jié)構(gòu)外，晶粒形貌也會(huì)對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜材料的硬度產(chǎn)生顯著影響，尤其是當(dāng)調(diào)制周期減小到一定程度之后，不同的晶粒形貌會(huì)呈現(xiàn)出截然不同的變形強(qiáng)化機(jī)制。類似雙金屬納米多層膜，對(duì)具有層內(nèi)等軸晶形貌的多層膜，當(dāng)調(diào)制周期降低到某個(gè)程度之后，其硬度不再隨調(diào)制周期的繼續(xù)降低而增高，而是不變或是稍有降低；對(duì)具有層內(nèi)柱狀晶形貌的多層膜，硬度則始終隨著調(diào)制周期的減小而增大。而出現(xiàn)這種差異的原因在于晶粒形貌不同所引起的變形機(jī)制的不同。具有層內(nèi)等軸晶形貌的多層膜，隨著調(diào)制周期的減小，變形機(jī)制會(huì)由位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)機(jī)制向晶界運(yùn)動(dòng)機(jī)制轉(zhuǎn)變，這是由于晶粒內(nèi)的位錯(cuò)難以形成塞積，而晶界有著較好的可動(dòng)性所導(dǎo)致的。此外，要觀測(cè)到由于變形機(jī)制轉(zhuǎn)變所引起的性能變化，是需要大量晶粒共同運(yùn)動(dòng)才能表現(xiàn)出來的，所以具有層內(nèi)等軸晶形貌的多層膜在塑性變形時(shí)還是不均勻和不穩(wěn)定的。層內(nèi)柱狀晶形貌的多層膜則相反，柱狀晶一方面在界面處不連續(xù)，另一方面其晶界難以滑動(dòng)，故不會(huì)形成晶界運(yùn)動(dòng)機(jī)制，始終是位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)機(jī)制，所以硬度會(huì)一直隨周期減小而增大[64]。

此外，對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜而言，高熵合金層成分元素也會(huì)對(duì)多層膜的微觀結(jié)構(gòu)和硬度產(chǎn)生影響，如表1所示。

綜上所述，包括調(diào)制周期、界面結(jié)構(gòu)、晶粒形貌和元素成分等在內(nèi)的因素都會(huì)對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜的硬度產(chǎn)生顯著影響。當(dāng)調(diào)制周期這一尺寸特征減小到一定程度后，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生主要影響。此時(shí)，異質(zhì)界面阻擋位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)對(duì)多層膜材料硬度起決定性作用。同時(shí)，在這個(gè)過程中，晶粒形貌的作用也會(huì)愈發(fā)明顯，晶粒形貌不同會(huì)引起變形機(jī)制不同，也會(huì)對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜的力學(xué)行為產(chǎn)生影響。但需要指出，目前對(duì)于金屬/高熵合金納米多層膜材料變形機(jī)理方面的研究尚有不足，各層級(jí)組織之間的應(yīng)力傳遞特性、材料中的位錯(cuò)活動(dòng)、晶界演化、組分偏析等變化規(guī)律，以及具體的能量耗散機(jī)制等尚需深入研究。

4.2 摩擦學(xué)性能

影響金屬/高熵合金納米多層膜材料摩擦學(xué)性能的因素有很多，包括組元成分、層厚、界面結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸等，可通過對(duì)這些因素進(jìn)行調(diào)控從而提高多層膜材料的耐磨性。

首先，可通過調(diào)整功能基元組分來改善多層膜材料的摩擦學(xué)性能。Luo等[29]在設(shè)計(jì)自潤(rùn)滑難熔高熵合金多層膜時(shí)探究了Ag層對(duì)材料摩擦行為的影響，通過對(duì)比NbMoWTa單層膜與NbMoWTa/Ag多層膜滑動(dòng)摩擦試驗(yàn)后的磨損軌跡發(fā)現(xiàn)，NbMoWTa高熵合金膜表現(xiàn)為表面撕脫、拉出、局部斷裂；相比之下，含Ag層多層膜則不同，表面損傷程度顯著降低。在逐漸磨損過程中，磨損表面出現(xiàn)明顯的片狀富Ag膜，極大地提高了潤(rùn)滑性能[65，66]，且這些摩擦層可以有效地降低薄膜與小球之間的直接接觸和剪切強(qiáng)度，從而抑制材料的粘著磨損[67，68]。羅大微等[58]在研究中也得到了同樣的結(jié)果，他們對(duì)比了NbMo-WTa膜和NbMoWTa/Ag多層膜的磨痕形貌，多層膜的磨痕表面光滑，無明顯裂紋缺陷，而NbMoWTa膜則出現(xiàn)了明顯的犁溝和裂紋，磨損也很嚴(yán)重，主要原因在于分布均勻的Ag元素起到了良好的潤(rùn)滑效果。但加入Ag等潤(rùn)滑相也會(huì)存在一些問題，例如會(huì)使得多層膜的硬度等力學(xué)性能降低，磨損率上升，而這可以通過控制單層厚度形成共格結(jié)構(gòu)來有效解決。Wu等[69]在制備FeNiCoCrMox高熵合金涂層時(shí)對(duì)Mo的作用進(jìn)行了探究，發(fā)現(xiàn)隨著Mo元素的加入，其耐磨性得到顯著改善，并隨Mo含量增加，不斷提高。一方面，Mo原子半徑較大，原子半徑差會(huì)導(dǎo)致晶格畸變從而引起固溶強(qiáng)化；另一方面Mo的加入還可能引入極高的位錯(cuò)密度，從而實(shí)現(xiàn)位錯(cuò)強(qiáng)化[70]，兩者共同作用極大地提高了材料的硬度，改善耐磨性。因此，可通過改變?cè)亟M分，引入包括Ag，V，Al，Ni，Nb，Cr等在內(nèi)的諸多元素來有效提高多層膜材料的摩擦學(xué)性能，表1列出了一些可提高高熵合金鍍層耐磨性的常見金屬元素。

層厚對(duì)多層膜的摩擦性能也有顯著影響。Luo等[29]對(duì)比了不同層厚h的NbMoWTa/Ag多層膜摩擦性能，發(fā)現(xiàn)當(dāng)h減小時(shí)，摩擦系數(shù)(coefficient of friction，COF)增大，但磨損率明顯減小，磨損痕變淺變窄，耐磨性提高，表明層厚h對(duì)NbMoWTa/Ag多層膜摩擦學(xué)性能有雙向效應(yīng)。當(dāng)單層厚度h為2.5 nm時(shí)，由于潤(rùn)滑層的形成以及表面的高承載能力，只出現(xiàn)了輕微的粘著磨損和磨料磨損，摩擦性能最佳。但需注意，隨著h的減小，多層膜的摩擦性能也可能降低。當(dāng)潤(rùn)滑相存在時(shí)，h較大，會(huì)形成更加完整的潤(rùn)滑膜，獲得更好的自潤(rùn)滑效果，有利于改善摩擦性能，但同時(shí)h較大，多層膜的力學(xué)性能較差，磨損又會(huì)加??；而隨著h減小，多層膜的力學(xué)性能提高，自潤(rùn)滑效果又會(huì)減弱。因此，類似于合金中強(qiáng)度-延性的倒置關(guān)系，摩擦系數(shù)COF和磨損率在許多自潤(rùn)滑復(fù)合膜中也具有相似的演變規(guī)律，如圖7所示。

圖7 自潤(rùn)滑復(fù)合膜的磨損率減少率與COF減少率的倒置關(guān)系[29，71-78]Fig.7 Inverse relationship between wear rate reduction and COF reduction for self-lubricating composite films[29，71-78]

實(shí)際上，影響材料摩擦、磨損性能的因素有很多，根據(jù)Archard磨損定律可知，材料的耐磨性與載荷、滑動(dòng)距離以及材料表面硬度等有關(guān)；對(duì)于材料本身而言，材料表面硬度越高，損傷越小，耐磨性越好[79，80]。故還可通過控制界面結(jié)構(gòu)和減小晶粒尺寸來提高材料表面硬度，從而改善耐磨性。

綜上所述，對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜而言，組元成分、單層厚度、界面結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸都會(huì)對(duì)其摩擦性能產(chǎn)生顯著影響，可通過以下途徑有效改善多層膜的摩擦性能：① 調(diào)整元素組分，引入耐磨元素；② 合理設(shè)置層厚，權(quán)衡摩擦系數(shù)和磨損率；③ 引入異質(zhì)界面和減小晶粒尺寸。目前，對(duì)多層膜摩擦性能的研究主要集中于組元、層厚、界面結(jié)構(gòu)、晶粒尺寸等方面，從調(diào)整硬度、引入潤(rùn)滑相和強(qiáng)塑性匹配等方面提高摩擦性能，而對(duì)多層膜結(jié)構(gòu)不同膜層中的作用關(guān)系、協(xié)同變形關(guān)系，以及特定條件下金屬/高熵合金納米多層膜的塑性變形特性和應(yīng)力傳導(dǎo)方式等的認(rèn)識(shí)尚不清晰，還需進(jìn)一步研究。

5 結(jié) 語

金屬納米多層膜由于其本身的組元材料種類、微觀組織尺寸和異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)約束效應(yīng)，呈現(xiàn)出與塊體合金材料截然不同的性能。因此，可通過引入不同的組元、調(diào)控異質(zhì)界面結(jié)構(gòu)和晶粒尺寸等，基于功能基元序構(gòu)的途徑改善其力學(xué)性能，滿足服役性能要求[81，82]。然而，對(duì)金屬/高熵合金納米多層膜而言，由于高熵合金具有高熵效應(yīng)、嚴(yán)重晶格畸變效應(yīng)、遲滯擴(kuò)散效應(yīng)以及雞尾酒效應(yīng)，突破了傳統(tǒng)合金的性能局限，相比于傳統(tǒng)雙金屬納米多層膜，金屬/高熵合金納米多層膜材料有望表現(xiàn)出更加優(yōu)異的性能。目前對(duì)此類納米多層膜材料的研究仍在探索階段，缺少對(duì)其組織結(jié)構(gòu)、服役性能、微觀機(jī)制之間內(nèi)在關(guān)系的深入認(rèn)知，功能基元的應(yīng)力傳導(dǎo)特性和能量耗散機(jī)制及其序構(gòu)效應(yīng)也尚不明確，尤其是對(duì)極端條件下金屬/高熵合金納米多層膜的服役性能研究也較少，損傷失效機(jī)制也有待深入探索。由此，可以從以下幾方面進(jìn)行研究：

(1)微納尺度高熵合金組元的微觀組織與服役特性關(guān)聯(lián)。在尺寸減小到一定范圍后，由于原子或分子至少在一維方向長(zhǎng)程有序消失，導(dǎo)致材料內(nèi)部的原子能量狀態(tài)發(fā)生變化，對(duì)材料性能產(chǎn)生了附加的貢獻(xiàn)，從而導(dǎo)致材料性能隨尺寸變化出現(xiàn)了非線性，并造成材料性能出現(xiàn)了所謂臨界現(xiàn)象。因此，材料的微尺度化帶來與體材料迥異的行為和性能。當(dāng)材料的外形幾何尺寸至少在一維方向上減小到微納尺度時(shí)，材料的表面積或界面積與體積之比增加，在有限尺度空間約束下，材料內(nèi)部各種物理機(jī)制都會(huì)“感覺到”表面和界面的存在，即表面和界面對(duì)材料性能的影響已經(jīng)不容忽視。在此條件下，微納尺度高熵合金的微觀組織結(jié)構(gòu)特征及其擴(kuò)散特性都有可能不同于塊體高熵合金材料，因此將變形機(jī)制與微觀結(jié)構(gòu)研究相結(jié)合，建立其微納尺度與界面約束作用下的微觀組織與服役特性關(guān)聯(lián)尤為重要。

(2)金屬/高熵合金納米多層膜的功能基元特性。當(dāng)材料中存在大量界面時(shí)，界面兩側(cè)原子互相約束導(dǎo)致出現(xiàn)的超過原子距離的長(zhǎng)程力會(huì)造成在界面處以及界面附近出現(xiàn)界面的附加能量作用。而且該作用是由界面錯(cuò)配晶格的約束形成的，故通常與無約束自由表面低維材料顯現(xiàn)出的性能尺寸效應(yīng)相反，由此導(dǎo)致非線性甚至是非單調(diào)的尺寸效應(yīng)。結(jié)合計(jì)算模擬等方法進(jìn)行微觀組織分析和性能研究，深入探索功能基元的組元材料之間在不同環(huán)境條件下的應(yīng)力傳遞、能量耗散、位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)以及界面演化的規(guī)律，明確功能基元與材料宏觀性能之間的關(guān)聯(lián)，是設(shè)計(jì)優(yōu)化功能基元的基礎(chǔ)。

(3)金屬/高熵合金納米多層膜服役特性的序構(gòu)優(yōu)化。材料的宏觀使役性能不僅取決于原子層次上的短、中程有序性，而且絕大程度上取決于納米以上層次的顯微結(jié)構(gòu)，即功能基元的幾何和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)兩方面因素。研究序構(gòu)(如有序結(jié)構(gòu)、長(zhǎng)/短程有序結(jié)構(gòu)、梯度結(jié)構(gòu)、無序結(jié)構(gòu)等)引發(fā)的功能基元間的耦合、增強(qiáng)效應(yīng)，明晰序構(gòu)對(duì)材料宏觀性能的影響機(jī)制，揭示功能基元序構(gòu)的協(xié)同關(guān)聯(lián)作用機(jī)制，闡明“功能基元+序構(gòu)”與宏觀性能的關(guān)聯(lián)，才能建立基于功能基元序構(gòu)按需設(shè)計(jì)高性能材料的方法，最終實(shí)現(xiàn)金屬/高熵合金納米多層膜服役特性的按需設(shè)計(jì)。