176 工程科学学报，第43卷，第2期 等.研究表明，FeCoNiCrMn粉末和涂层的相结构 现有技术的基础上发展出更多的适合制备高嫡合 都为单一的FCC,孔隙率为0.47%士0.17%，涂层与 金涂层的热喷涂技术，如液相等离子喷涂 基体的结合强度很高，这是由于在涂层与基体的 (SPPS)、可控大气等离子喷涂7-(CAPS)、真空 界面处出现了一种“自锁”现象.涂层显微硬度从 等离子喷涂9(VPS)等，最大限度的利用热喷涂制 124.01±38.92HV提高到332.91±34.74HV,这是喷 备功能涂层的优势，释放高熵合金涂层在热喷涂 涂过程中的晶粒细化造成的.图9为单个高嫡合 工业领域的应用潜力. 金(HEA)颗粒和涂层的电子背散射衍射的反极 (2)热喷涂材料的选择较少，大部分是一些 图，明显涂层经历了品粒细化过程，这是由于喷涂 A1系、Fe系的高嫡合金：已有研究中用热喷涂制 过程的强烈塑性变形导致了位错的增殖，塞积等 备的高嫡合金涂层主要集中在AlCrFeCoNi、AITi 现象，影响了晶粒的长大从而形成了亚晶粒，而在 CrFeCoNi、.AlSiCrFeCoNi、CrFeCoNi((Mn/Nb/Mo)等 塑性变形最大的区域发生了动态再结晶，导致晶 合金体系，应用范围也主要集中在耐磨涂层、耐蚀 粒进一步细化 涂层、抗高温氧化涂层等领域，虽然有部分也应用 6 于生物医学505]等领域，但喷涂材料大部分还是 合金.为拓宽热喷涂材料的选择，未来发展方向应 该致力于延续高嫡合金的设计理念开发新型的喷 111 涂材料如高熵陶瓷4s、高嫡非晶合金56-s7、高熵 IPF 复合材料58-s91等 (3)高嫡合金的设计较为盲目，难以在制备前 5μm 5um 001 101 进行预测.目前对于高嫡合金的设计主要为试验 图9电子背散射衍射的反极图9(a)单个粒子：(b)涂层 性的，在已有研究的基础上改变一些元素种类或 Fig.9 EBSD IPF mapst451:(a)a single HEA particle;(b)coating 含量，这样的设计理念效率低且无法准确预测涂 针对热喷涂制备高嫡合金涂层的研究发展现 层性能，严重束缚了高熵合金涂层的发展.未来的 状总结以下几，点：(1)探究某种热喷涂方法能否制 发展方向应致力于秉承材料基因组的理念，利用 备出典型含有高嫡合金相结构的涂层；(2)优化工 计算机计算与模拟的方法60创与大量的实验数据 艺参数，利用激光重熔、热处理等方法，提高所制 结合，建立一个高嫡合金的数据库以实现根据性 备高嫡合金涂层的质量：(3)研究高熵合金力学性 能需求设计和开发各种新性能 能、耐磨性、耐蚀性、抗氧化性等性能，分析这些 优异性能的发生机制和原理，为进一步提高这些 参考文献 优异性能建立理论基础 [1]Zuo T T,Gao M C,Ouyang L Z,et al.Tailoring magnetic 3 结束语 behavior of CoFeMnNiX (X=Al,Cr,Ga,and Sn)high entropy alloys by metal doping.Acta Mater,2017,130:10 高熵合金作为一种新概念合金，其基础理论 [2]Li Z,Bai G H,Liu X G,et al.Tuning phase constitution and 的科学性研究还停留在起步阶段，无法满足日益 magnetic properties by composition in FeCoNiAIMn high-entropy alloys.JAlloys Compd,2020,845:156204 增长的应用需求，且热喷涂技术虽然具有效率高、 [3] Huang S,Li W,Li X Q,et al.Mechanism of magnetic transition in 成本低的优点，但用于制备高嫡合金涂层存在下 FeCrCoNi-based high entropy alloys.Mater Des,2016,103:71 述问题： [4] Nagase T,Anada S,Rack P D,et al.MeV electron-irradiation- (1)用于制备高嫡合金涂层的热喷涂技术较少 induced structural change in the bcc phase of Zr-Hf-Nb alloy with 目前应用于制备高嫡合金涂层的热喷涂技术主要 an approximately equiatomic ratio.Intermetallics,2013,38:70 有等离子喷涂、超音速火焰喷涂、高速电弧喷涂、 [5]Kim J.Lim J W,Kim J K.et al.Suppressed radiation-induced 冷喷涂.而等离子喷涂由于技术成熟，对材料限制 dynamic recrystallization in CrFeCoNiCu high-entropy alloy. Scripta Mater,2021,190:158 少，成为了制备高嫡合金涂层应用最为广泛的一 [6]Guo H X,He C Y,Qiu X L,et al.A novel multilayer high 种技术.冷喷涂技术虽然能够保持相结构稳定，涂 temperature colored solar absorber coating based on high-entropy 层几乎不含氧化物和金属间化合物等杂质，但由 alloy MoNbHfZrTi:Optimized preparation and chromaticity 于对材料的塑性有严格的要求，且成本过高，应用 investigation.Sol Energy Mater Sol Cells,2020,209:110444 也较为受限.因此未来发展方向应致力于在优化 [7]Vrtnik S,Kozelj P,Meden A,et al.Superconductivity in thermally等. 研究表明，FeCoNiCrMn 粉末和涂层的相结构 都为单一的 FCC，孔隙率为 0.47%±0.17%，涂层与 基体的结合强度很高，这是由于在涂层与基体的 界面处出现了一种“自锁”现象. 涂层显微硬度从 124.01±38.92 HV 提高到 332.91±34.74 HV，这是喷 涂过程中的晶粒细化造成的. 图 9 为单个高熵合 金 （HEA）颗粒和涂层的电子背散射衍射的反极 图，明显涂层经历了晶粒细化过程，这是由于喷涂 过程的强烈塑性变形导致了位错的增殖，塞积等 现象，影响了晶粒的长大从而形成了亚晶粒，而在 塑性变形最大的区域发生了动态再结晶，导致晶 粒进一步细化. 111 001 101 IPF (a) (b) 5 μm 5 μm 图 9    电子背散射衍射的反极图[45] . （a）单个粒子；（b）涂层 Fig.9    EBSD IPF maps[45] : (a) a single HEA particle; (b) coating 针对热喷涂制备高熵合金涂层的研究发展现 状总结以下几点：（1）探究某种热喷涂方法能否制 备出典型含有高熵合金相结构的涂层；（2）优化工 艺参数，利用激光重熔、热处理等方法，提高所制 备高熵合金涂层的质量；（3）研究高熵合金力学性 能、耐磨性、耐蚀性、抗氧化性等性能，分析这些 优异性能的发生机制和原理，为进一步提高这些 优异性能建立理论基础. 3    结束语 高熵合金作为一种新概念合金，其基础理论 的科学性研究还停留在起步阶段，无法满足日益 增长的应用需求，且热喷涂技术虽然具有效率高、 成本低的优点，但用于制备高熵合金涂层存在下 述问题： （1）用于制备高熵合金涂层的热喷涂技术较少. 目前应用于制备高熵合金涂层的热喷涂技术主要 有等离子喷涂、超音速火焰喷涂、高速电弧喷涂、 冷喷涂. 而等离子喷涂由于技术成熟，对材料限制 少，成为了制备高熵合金涂层应用最为广泛的一 种技术. 冷喷涂技术虽然能够保持相结构稳定，涂 层几乎不含氧化物和金属间化合物等杂质，但由 于对材料的塑性有严格的要求，且成本过高，应用 也较为受限. 因此未来发展方向应致力于在优化 现有技术的基础上发展出更多的适合制备高熵合 金 涂 层 的 热 喷 涂 技 术 ， 如 液 相 等 离 子 喷 涂 [46] （SPPS）、可控大气等离子喷涂[47−48] （CAPS）、真空 等离子喷涂[49] （VPS）等，最大限度的利用热喷涂制 备功能涂层的优势，释放高熵合金涂层在热喷涂 工业领域的应用潜力. （ 2）热喷涂材料的选择较少，大部分是一些 Al 系、Fe 系的高熵合金：已有研究中用热喷涂制 备的高熵合金涂层主要集中在 AlCrFeCoNi、AlTi CrFeCoNi、AlSiCrFeCoNi、CrFeCoNi（Mn/Nb/Mo）等 合金体系，应用范围也主要集中在耐磨涂层、耐蚀 涂层、抗高温氧化涂层等领域，虽然有部分也应用 于生物医学[50−53] 等领域，但喷涂材料大部分还是 合金. 为拓宽热喷涂材料的选择，未来发展方向应 该致力于延续高熵合金的设计理念开发新型的喷 涂材料如高熵陶瓷[54−55]、高熵非晶合金[56−57]、高熵 复合材料[58−59] 等. （3）高熵合金的设计较为盲目，难以在制备前 进行预测. 目前对于高熵合金的设计主要为试验 性的，在已有研究的基础上改变一些元素种类或 含量，这样的设计理念效率低且无法准确预测涂 层性能，严重束缚了高熵合金涂层的发展. 未来的 发展方向应致力于秉承材料基因组的理念，利用 计算机计算与模拟的方法[60−62] 与大量的实验数据 结合，建立一个高熵合金的数据库以实现根据性 能需求设计和开发各种新性能. 参    考    文    献 Zuo  T  T,  Gao  M  C,  Ouyang  L  Z,  et  al.  Tailoring  magnetic behavior  of  CoFeMnNiX  (X=Al,  Cr,  Ga,  and  Sn)  high  entropy alloys by metal doping. Acta Mater, 2017, 130: 10 [1] Li  Z,  Bai  G  H,  Liu  X  G,  et  al.  Tuning  phase  constitution  and magnetic properties by composition in FeCoNiAlMn high-entropy alloys. J Alloys Compd, 2020, 845: 156204 [2] Huang S, Li W, Li X Q, et al. Mechanism of magnetic transition in FeCrCoNi-based high entropy alloys. Mater Des, 2016, 103: 71 [3] Nagase  T,  Anada  S,  Rack  P  D,  et  al.  MeV  electron-irradiation￾induced structural change in the bcc phase of Zr–Hf–Nb alloy with an approximately equiatomic ratio. Intermetallics, 2013, 38: 70 [4] Kim  J,  Lim  J  W,  Kim  J  K,  et  al.  Suppressed  radiation-induced dynamic  recrystallization  in  CrFeCoNiCu  high-entropy  alloy. Scripta Mater, 2021, 190: 158 [5] Guo  H  X,  He  C  Y,  Qiu  X  L,  et  al.  A  novel  multilayer  high temperature colored solar absorber coating based on high-entropy alloy  MoNbHfZrTi:  Optimized  preparation  and  chromaticity investigation. Sol Energy Mater Sol Cells, 2020, 209: 110444 [6] [7] Vrtnik S, Koželj P, Meden A, et al. Superconductivity in thermally · 176 · 工程科学学报，第 43 卷，第 2 期