本文探討了激光熔覆高熵合金的研究現(xiàn)狀、發(fā)展趨勢(shì)及應(yīng)用前景。本文為第五部分。

4.2.1 激光加工參數(shù)的準(zhǔn)備對(duì)電偶腐蝕的影響

圖36 AlCrCuCoFe基 HEACs腐蝕性能研究(a)不同能量輸入下Al襯底與包層的極化曲線比較;(b) Al襯底的SEM圖像顯示廣泛的點(diǎn)蝕形貌;(c) 21 Jmm?2時(shí)單層覆層表面形貌呈腐蝕開裂的SEM圖像;(d) SEM圖像顯示，在21 Jmm?2時(shí)，雙包覆層表面形貌較好，有少量凹坑;(e) SEM顯微照片顯示在25jmm?2時(shí)，由于基體中相的均勻分布和可以忽略的成分偏析，雙包層具有良好的腐蝕行為。

綜上所述，本文通過以下方法研究了LC-HEACs的腐蝕性能:(i)電流測(cè)試，包括極化曲線、奈奎斯特曲線和EIS測(cè)試。(ii)被動(dòng)氧化層的表征(iii)腐蝕形貌的微觀分析。從以上討論可以得出結(jié)論，HEACs的耐蝕性取決于防止其溶解的鈍化膜的發(fā)展。鹽溶液中Cl離子的穿孔使鈍化膜惡化，形成點(diǎn)蝕。Cr、Co、Ti、Ni等合金元素的加入形成了均勻的薄鈍化膜，成分偏析較少，減少了點(diǎn)蝕的機(jī)會(huì)。而Cu和Al的加入會(huì)導(dǎo)致元素偏析和Cr貧化區(qū)，從而促進(jìn)點(diǎn)蝕。此外，抑制劑的加入抑制了陰離子的穿孔，這有助于提供更好的抗腐蝕能力。在酸性液體中的腐蝕性能降低了由于Cl -離子的缺失而產(chǎn)生點(diǎn)蝕的機(jī)會(huì)。然而，H+離子的存在使鈍化膜惡化并促進(jìn)腐蝕。在不同的激光功率下獲得不同的對(duì)流速率，激光加工參數(shù)尤其是功率和掃描速度對(duì)LC-HEACs的腐蝕行為有影響。圖37為LC-HEACs在模擬鹽水和酸性環(huán)境中的腐蝕性能對(duì)比圖。AlCoFeNiCr1.25基LC-HEAC在含氯溶液中具有優(yōu)異的腐蝕行為，如圖37a所示。而CoCrCuFeNiAl2Ti1包層在酸性模擬溶液中表現(xiàn)出優(yōu)異的耐腐蝕性能，如圖37b所示。

圖37 HEACs腐蝕電流密度(Ic)和腐蝕電位(Ec)的比較(a)在含氯溶液中，由于Cr元素的鈍化膜，AlCoCrxFeNi表現(xiàn)出更好的腐蝕行為;(b)在酸性溶液中，由于Co(OH)2鈍化氧化膜的存在，Al2CrFeCoxCuNiTi具有更好的耐蝕性。

4.3 耐侵蝕的應(yīng)用程序

水輪機(jī)、船用螺旋槳、液壓泵、舵葉和高速流體機(jī)械的設(shè)備都是由鑄鐵、低碳鋼和不銹鋼(SS)制成的。漿體侵蝕導(dǎo)致渦輪表面退化，導(dǎo)致水力效率下降。因此，通過表面改性技術(shù)提高服務(wù)部件的耐沖蝕性是十分必要的?？瘴g定義為高壓工作流體對(duì)表面的局部循環(huán)沖擊。HEACs提供了新的可能性，由于其更好的機(jī)械性能，可以應(yīng)用于抗沖蝕涂層。在實(shí)驗(yàn)室中，研究人員試圖通過激光包覆層來提高各種鋼材料的耐侵蝕性。通過平均沖蝕深度(MDE)、平均沖蝕速率深度(MDER)和與MDER倒數(shù)的空化沖蝕阻力來評(píng)估HEAC的空化沖蝕。

圖38 侵蝕表面形貌的SEM圖像;(a) 5小時(shí)后基材表面外觀粗糙是由于韌性斷裂造成的;(b) 10小時(shí)后，基材表面侵蝕加劇，出現(xiàn)嚴(yán)重粗糙化;(c) 15小時(shí)后因空化、裂紋、坑洞和嚴(yán)重塑性變形而湮滅的表面;(d) AlFeCoCrNi基LC-HEAC在5小時(shí)后表面光滑，變形可忽略;(e) 10小時(shí)后，LC-HEAC表面在晶界附近開始侵蝕;(f) LC-HEAC表面在15小時(shí)后也表現(xiàn)出輕微的塑性變形。

綜上所述，由于LC-HEACs能快速形成穩(wěn)定的鈍化膜，抑制溶液中的陰離子，因此其抗沖蝕性能優(yōu)于鎳基涂層。因此，通過LC技術(shù)制備的HEAs可以作為一種耐腐蝕的材料應(yīng)用于極端腐蝕條件下。

4.4 抗氧化的應(yīng)用程序

抗氧化性是高溫環(huán)境下應(yīng)用的任何HEA材料的關(guān)鍵要求，如汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、熱電廠和核電站。通過液相色譜法在工作基板上沉積HEA材料，可以提高器件的使用壽命。不同的作者研究了LC-HEACs在極端工作環(huán)境下的基底上的氧化行為。

圖39 試樣熱處理45小時(shí)后，沿界面進(jìn)行了BSE截面圖像及相應(yīng)的EDS分析，以研究其氧化行為;(a) 700°C的鈦基體僅含有TiO2層，且TiO2層易碎，氧化后會(huì)脫落;(b) 700°CAlCrCoFeNiTi0.5, Al2O3層;(c) 800°c的AlCrCoFeNiTi0.5由TiO2,Al2O3和Cr2O3組成，其中內(nèi)層(Al2O3)和中間層(Cr2O3)保護(hù)包層不受氧氣擴(kuò)散的影響。

綜上所述，含耐熱元件的LC-HEACs具有良好的氧化性能。這是由于TGO層的快速發(fā)展，加入了作為氧氣屏障的HEAs元素，從而產(chǎn)生了優(yōu)異的抗氧化性能。這些結(jié)果將有助于表面工程組織在實(shí)際應(yīng)用中使用這項(xiàng)技術(shù)。

4.5 熱障的應(yīng)用程序

熱障涂層(TBCs)也被稱為熱保護(hù)涂層，經(jīng)常應(yīng)用于噴氣推進(jìn)和燃?xì)廨啓C(jī)的熱截面，以提高部件的壽命和熱效率。TBCs包含面涂層陶瓷和抗氧化結(jié)合涂層之間的基板和頂層。粘結(jié)層是影響熱障涂層長期耐久性和穩(wěn)定性的最重要的組成部分。粘結(jié)層的作用是減小面漆與基板之間的熱膨脹梯度。此外，TGO層的發(fā)展由于結(jié)合涂層的熱增長防止氧化和擴(kuò)散。熱噴涂MCrAlY是最常用的粘結(jié)涂層材料，因?yàn)樗哂辛己玫囊苯鸾Y(jié)合和良好的熱性能。近年來，很少有研究人員嘗試使用LC沉積HEAs作為粘結(jié)層材料。將該技術(shù)用于MCrAlY粘結(jié)涂層材料的替代將會(huì)有一定的幫助。Xu等人開發(fā)了AlCrCuNiFe的LC-HEAC作為TBC體系中的粘結(jié)層，該體系包含釔穩(wěn)定的氧化鋯(YSZ)面涂層，通過等溫加熱(1100°C)50小時(shí)來評(píng)估高溫氧化性能。結(jié)果表明，與傳統(tǒng)的熱噴涂MAlCrY粘結(jié)涂層相比，AlCrCuNiFe-基HEA具有更好的氧化性能。這是由于與熱噴涂MAlCrY涂層相比，TGO層[α-Al2O3]的快速發(fā)展。如圖40所示，由于LC-HEAC呈塊狀結(jié)構(gòu)，且HEA的緩慢擴(kuò)散使得Al得以適當(dāng)供給TGO層。

圖40 HVOF與LC-HEAC制備的傳統(tǒng)MAlCrY涂層預(yù)氧化機(jī)理差異示意圖晶格結(jié)構(gòu)給出了材料不同的擴(kuò)散系數(shù)。由于Al的持續(xù)滲透，較好的非粘結(jié)界面、表面的氧化膜以及具有較好的層狀結(jié)構(gòu)的部分界面結(jié)合提供了一種阻塞效應(yīng)。

4.6 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用

SS304和鈦合金由于其低彈性模量和密度、高強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和耐腐蝕性以及卓越的可靠性，已被應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，特別是用于替代硬組織植入物。然而，含有Ti、Al和V的黑色巖屑具有較高的磨損率。Al+3和V+5的釋放會(huì)引起炎癥，導(dǎo)致阿爾茨海默病、周圍神經(jīng)病變和骨軟化。為了克服傳統(tǒng)合金可能帶來的影響，提高生物假體的壽命，有必要開發(fā)具有優(yōu)異機(jī)械性能和生物相容性的新型材料涂層。鈦基HEAs因其良好的熱穩(wěn)定性、高硬度、優(yōu)異的耐蝕性、耐磨性和抗氧化性而受到廣泛的關(guān)注。根據(jù)文獻(xiàn)，Ti基LC-HEACs AlTiSiNiV、TiVCrAlSi和AlNiCrCoVTi被開發(fā)為Ti6Al4V合金和其他金屬合金的包覆材料，觀察到優(yōu)良的機(jī)械性能和生物相容性。最近，Guo等人合成了新型生物材料(ZrNbTi) 14MoSn基RHEA激光熔覆層，觀察到其具有優(yōu)異的硬度、耐磨性和耐腐蝕性，且彈性模量較低，為88.6GPa。生物相容性試驗(yàn)表明，包層與MG-63細(xì)胞粘附良好。

此外，Chang等和Tsai等因其優(yōu)異的擴(kuò)散阻擋性能，合成了(AlCrRuTaTiZr)Nx和AlMoNbSiTaTiVZr濺射型HEACs，這類新開發(fā)的Ti基HEACs可以通過LC-HEACs應(yīng)用。此外，Zhang等人報(bào)道了氧化釔增強(qiáng)AlFeNiCoCrCuSi0.5基LC-HEACs的核-殼結(jié)構(gòu)的發(fā)展。HEA包覆層的這種吸引人的特性使其適用于治療和給藥應(yīng)用。此外，還需要開發(fā)HEA碳化物、氮化物和高熵陶瓷，并在不久的將來進(jìn)行體內(nèi)生物相容性測(cè)試。這將允許它們用于心血管或口腔種植。

4.7 Irradiation-resistant應(yīng)用程序

核能是僅次于水電和火電的第3大能源。核電站以其高效、清潔、經(jīng)濟(jì)、安全等特點(diǎn)受到世界各國的廣泛關(guān)注。由于核聚變和裂變反應(yīng)產(chǎn)生的有害輻射，核材料的性能要求是不靈活的。為了減少核聚變和裂變反應(yīng)堆中有害的放射性廢物，燃料包層材料應(yīng)具有低活化能、耐高溫、優(yōu)異的蠕變和耐腐蝕性能。低活化能合金確保元素不會(huì)因?yàn)榫圩兎磻?yīng)而長時(shí)間保持放射性。如今，核棒是由Zr合金制成的。然而，它們與水在高溫下反應(yīng)生成氫，氫會(huì)引起有害的氫爆炸。

先進(jìn)的抗輻照結(jié)構(gòu)HEA材料可以應(yīng)用于各種芯內(nèi)組件，如燃料包殼、管道應(yīng)用的耐磨和耐腐蝕的HEACs，以及芯內(nèi)結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、支撐和泵組件。由于其優(yōu)異的輻照和耐腐蝕性能，新型的高放射性材料在核工業(yè)中受到了廣泛的關(guān)注，以克服長時(shí)間輻射損傷的問題。例如，Xian等通過真空熔煉合成了低活化HEA結(jié)構(gòu)材料CrFeTiVZr-基等原子和非等原子HEA，并觀察到優(yōu)異的顯微硬度和高溫屈服強(qiáng)度。因此，這種HEA可以在700°C以上的溫度下用于聚變應(yīng)用。在未來的幾年里，通過LC技術(shù)制造的HEACs可以轉(zhuǎn)化為核反應(yīng)堆的結(jié)構(gòu)材料。然而，在實(shí)際部署之前，需要進(jìn)行研究和開發(fā)。此外，HEA材料的優(yōu)異性能也允許其在高壓容器中潛在的包層。

4.8 電子應(yīng)用

HEAC還發(fā)現(xiàn)了其在電子行業(yè)中的應(yīng)用，用于射頻干擾（RFI）屏蔽和電磁干擾（EMI）屏蔽，以抑制噪聲和電氣干擾，這是由于其優(yōu)越的電氣性能，如高介電常數(shù)、恒定電阻率、高磁常數(shù)和高導(dǎo)電率。含有納米晶鐵磁性元素Ni、Co和Fe的HEA具有優(yōu)異的EMI行為。Zhang等研究了電弧熔煉、鑄造、銑削相結(jié)合合成FeCoNiAl0.4Six(0.1≤x≤0.5)。作者通過改變相含量來調(diào)節(jié)微波吸收特性。Duan等也研究了機(jī)械合金化制備的AlFeNiCoCux(0.2≤x≤0.7)基HEA的電磁干擾行為。從形貌、粒度、相結(jié)構(gòu)和磁性能等方面分析表明，包覆x=0.5的粉末具有較好的吸波性能，后續(xù)熱處理具有較好的吸波性能。這種性能預(yù)示著HEAs在電子領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。同樣，LC-HEACs可以應(yīng)用于電池陽極材料和移動(dòng)設(shè)備的3D制造外殼。

4.9 氫存儲(chǔ)應(yīng)用程序

氫是一種高度可持續(xù)、環(huán)保和可再生的清潔能源載體，可以最大限度地減少化石燃料的消耗和空氣污染。氫的儲(chǔ)存技術(shù)可以分為液態(tài)、氣態(tài)和固態(tài)。由于安全、高體積密度和效率，金屬氫化物為固態(tài)存儲(chǔ)提供了最緊湊的技術(shù)。然而，金屬氫化物在室溫下儲(chǔ)氫比較困難，需要較高的溫度才能啟動(dòng)氫的脫附和吸收。雖然LaNi5、TiFe、Mg4NiPd和TiVCr等材料在室溫下具有優(yōu)異的熱力學(xué)性能，但需要復(fù)雜的熱活化技術(shù)。因此，HEAs在室溫下具有良好的結(jié)構(gòu)和功能性能，近年來作為儲(chǔ)氫材料得到了廣泛的應(yīng)用。關(guān)于LC-HEACs在儲(chǔ)氫方面的潛在應(yīng)用，目前鮮有報(bào)道。

Kunce等利用LENS合成等原子FeNiVCrTiZ-基HEA，觀察到兩相[C14 laves相和α-Ti相]合成后最大儲(chǔ)氫量為1.81wt%，退火后最大儲(chǔ)氫量為1.54wt%。結(jié)果表明，氫的吸收和解吸的差異導(dǎo)致了laves相的發(fā)展。在另一項(xiàng)研究中，Kunce等利用LC技術(shù)制備了TiZrMoNbV-基HEA，發(fā)現(xiàn)在低功率下正常容量為2.3wt%，熱處理后降至1.78wt%。此外，較高的功率降低了存儲(chǔ)容量，表明需要進(jìn)一步研究以獲得最佳的激光加工參數(shù)。同樣，Kunce等利用激光沉積技術(shù)開發(fā)了LaMnNiFeV-基儲(chǔ)氫技術(shù)，合成后得到0.83wt%。結(jié)果表明，該等原子合金在室溫下可逆性較差。上述報(bào)道證明了透鏡的儲(chǔ)氫能力取決于激光加工參數(shù)，這些參數(shù)也影響著相組成。因此，為了形成高效的儲(chǔ)氫材料，迫切需要制造新型LC-HEACs的創(chuàng)新理念。

5. 未來的發(fā)展方向

在本節(jié)中，我們將根據(jù)其微觀結(jié)構(gòu)、相組成、技術(shù)限制、機(jī)械和物理性能以及應(yīng)用情況，對(duì)LC-HEACs的未來進(jìn)行預(yù)測(cè)。這些未來趨勢(shì)可以有針對(duì)性地進(jìn)一步完善研究成果。

5.1 LC混合動(dòng)力技術(shù)

LC復(fù)合技術(shù)通常將兩種或兩種以上的不同工藝與LC技術(shù)相結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)無缺陷、高沉積效率和更好的力學(xué)性能的包覆。超聲輔助LC技術(shù)的研究顯示，由于硬相分布均勻，其晶粒結(jié)構(gòu)超細(xì)，應(yīng)力集中少，團(tuán)聚現(xiàn)象也很小。然而，通過電磁輔助激光熔覆層可以獲得更高的拉伸性能和最小的殘余應(yīng)力。同樣，感應(yīng)預(yù)熱或激光-感應(yīng)混合技術(shù)提高了激光束效率，有助于生產(chǎn)無缺陷的包層。Nair等人在微波加熱下合成了CoCrFeNiAlx基(0.1≤x≤3)包層，觀察到均勻加熱可產(chǎn)生優(yōu)異的組織和機(jī)械性能的包層。此外，它還有助于消除微裂紋，如圖41所示。

圖41 截面光學(xué)顯微圖描繪了柱狀結(jié)構(gòu)，無微裂紋，孔隙<1%，由于混合技術(shù)(激光包覆加微波加熱)與基體的界面結(jié)合良好。此外，均勻的微波加熱可提高包覆層頂表面的附著力。(a) CoCrFeNiAl0.1,(b) CoCrFeNiAl, (c) CoCrFeNiAl3。

另一種特殊的技術(shù)被稱為激光-等離子體混合噴涂，由于激光作用和物質(zhì)沉積同時(shí)進(jìn)行，因此具有互補(bǔ)的優(yōu)勢(shì)。此外，等離子噴涂后未熔化的顆粒經(jīng)激光處理后可以完全熔化，生成功能性能較好的包覆層，與基體的界面結(jié)合良好。聲發(fā)射技術(shù)是另一種用于識(shí)別過程中裂紋行為的有效技術(shù)。與靜態(tài)觀測(cè)技術(shù)相比，該技術(shù)為裂紋控制提供了深刻的信息，也可以與LC-HEACs結(jié)合使用，以減少表面缺陷。文獻(xiàn)中關(guān)于混合技術(shù)在LC-HEACs中的作用的報(bào)道很少。因此，有必要將LC技術(shù)與電磁場(chǎng)、振動(dòng)、感應(yīng)或其他合適的工藝相結(jié)合，以幫助減少挑戰(zhàn)提高優(yōu)勢(shì)。此外，高速LC技術(shù)是另一項(xiàng)重要技術(shù)，可用于合成HEA包層與基板之間具有強(qiáng)界面結(jié)合的無缺陷包層。

5.2 熱處理

由于LC-HEACs具有復(fù)雜的冶金現(xiàn)象，其后熱處理是LC界的另一個(gè)研究熱點(diǎn)。這篇綜述文章僅僅包含了一些關(guān)于后熱處理對(duì)腐蝕性能影響的報(bào)道。結(jié)果表明，退火后的合金組織中至少存在兩種固溶體晶格結(jié)構(gòu)(BCC或FCC或兩者都有)，這將有助于研究人員進(jìn)一步分析合金的機(jī)械性能，特別是腐蝕行為。此外，還需要進(jìn)一步研究強(qiáng)化馬氏體組織的發(fā)展，以及退火誘發(fā)的堆疊錯(cuò)誤，以了解強(qiáng)化形成模式及其與合金成分和激光工藝參數(shù)的關(guān)系。

5.3 建模

LC-HEACs是當(dāng)今世界新的研究熱點(diǎn)。要完全探索LC-HEACs的屬性，需要有關(guān)于HEAs階段的深刻信息。但由于其化學(xué)成分復(fù)雜，目前還無法得到其相圖。由于高熵效應(yīng)，系統(tǒng)中可能存在無限相。因此，可以通過計(jì)算相圖(CALPHAD)建模來研究HEAs和LC-HEACs的相解析模型不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)激光加工參數(shù)。因此，研究人員正在開發(fā)用于優(yōu)化熔覆、質(zhì)量和冶金特性的工藝參數(shù)的數(shù)值模型。此外，與粉末流動(dòng)動(dòng)力學(xué)模型和熔池模型相比，LC-HEACs的數(shù)值模擬還處于早期階段。穩(wěn)健的LC-HEACs模型的開發(fā)將有助于分析微觀組織、相變、硬度、磨損和耐蝕性。同樣，也需要開發(fā)后熱處理和機(jī)加工模型。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)建模也可用于LC-HEACs的相位預(yù)測(cè)、激光參數(shù)優(yōu)化以及機(jī)械性能的改善。

5.4 LC-RHEA和顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層

迄今為止，大多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道的LC技術(shù)制備的HEACs是“MnFeNiCrCo”Cantor合金的衍生物。對(duì)于輕型HEACs和LC-RHEACs的研究還很少，這需要研究者的高度關(guān)注。此外，還需要形成新的熵化學(xué)，這將擴(kuò)大LC-HEACs的應(yīng)用。研究人員需要分析高熵氮化物、碳化物、氧化物、MXenes的成分，以實(shí)現(xiàn)殘余應(yīng)力最小的包層。這些包覆層的協(xié)同作用將有助于探索擴(kuò)散和熱障涂層的熱點(diǎn)區(qū)域，可以替代MCrAlY涂層作為粘結(jié)涂層材料。因此，耐氧化LC-RHEACs和顆粒增強(qiáng)復(fù)合涂層將擴(kuò)大其商業(yè)應(yīng)用。據(jù)報(bào)道，在高溫應(yīng)用中，將LC-RHEACs與Al、Ti和Cr含量相結(jié)合進(jìn)行調(diào)諧。此外，大多數(shù)文獻(xiàn)包含了關(guān)于機(jī)械性能的報(bào)告，如硬度，侵蝕，磨損，和耐腐蝕的LC-HEACs及其衍生物?，F(xiàn)在，研究人員需要將他們的注意力轉(zhuǎn)移到應(yīng)力腐蝕開裂、疲勞和蠕變阻力上。這些發(fā)現(xiàn)將進(jìn)一步擴(kuò)大其潛在的應(yīng)用范圍。

5.5 激光工程凈整形

在當(dāng)今世界，激光沉積技術(shù)是一種增材制造(AM)現(xiàn)象，用于開發(fā)高性能的工程3D組件。新型HEAs的開發(fā)也可以作為一種快速成型工具，用于形成復(fù)雜形狀的產(chǎn)品。LC-HEACs通過激光技術(shù)與AM密切相關(guān)，從噴嘴送出HEA粉末到激光束熔化粉末，再到在基板上沉積涂層。LENS可以作為一種研究工具來形成成分梯度HEA合金，因?yàn)樗梢造`活地沉積來自多噴嘴送料系統(tǒng)的混合元素粉末。使用3D LC技術(shù)和HEAs制造零件將有助于維修或制造理想性能的零件。目前，研究人員需要對(duì)激光加工參數(shù)、顯微組織演變、表面缺陷和殘余應(yīng)力等方面進(jìn)行研究，以確保透鏡在HEAs中的適用性。

圖42 退火條件下，研究合金TaMoCrTiAl、NbMoCrTiAl、NbMoCrAl和TaMoCrAl的BSE圖像。

圖43 結(jié)合EDX和EBSD分析對(duì)NbMoCrAl (a.)和TaMoCrAl (b.)進(jìn)行表征。

圖42舉例說明了四種研究合金經(jīng)過適當(dāng)退火后的微觀結(jié)構(gòu)。退火后，這些合金都不是完全單相的。具體而言，NbMoCrAl和TaMoCrAl合金表現(xiàn)出明顯數(shù)量的二次金屬間相，隨后通過EDX和EBSD（圖43a和b）以及XRD分析對(duì)其進(jìn)行了表征。

5.6 工業(yè)實(shí)現(xiàn)

LC-HEACs的研究尚不成熟，文獻(xiàn)報(bào)道的工具鋼包覆HEA、渦輪葉片和航空航天應(yīng)用的數(shù)據(jù)有限，阻礙了其作為耐磨材料的應(yīng)用。然而，隨著新元素的加入、熱處理以及新型高熵陶瓷的設(shè)計(jì)，LC-HEACs的功能性能得到了改善，這將有助于其廣泛應(yīng)用的實(shí)現(xiàn)。LC-HEACs除具有優(yōu)良的功能特性外，還具有抗指紋、不粘、生物醫(yī)學(xué)、電磁屏蔽、儲(chǔ)氫載體、疏水性、親水性和抗菌等特性，可用于表面工程領(lǐng)域。

最后，通過“技術(shù)就緒級(jí)別(TRL)”評(píng)估任何特定技術(shù)的技術(shù)就緒程度。該標(biāo)準(zhǔn)分為9個(gè)級(jí)別，其中TRL 1表示任何技術(shù)從理論形式發(fā)展而來，而TRL 9則描述該特定技術(shù)在行業(yè)中的實(shí)際實(shí)施情況。HEAs技術(shù)的核心是TRL 7-8，而LC-HEACs由于缺乏實(shí)際的實(shí)現(xiàn)，還停留在TRL 4-5左右;因此，LC-HEACs具有廣闊的前景。

6. 結(jié)束語

HEAs具有優(yōu)良的機(jī)械性能，可作為常規(guī)合金的替代品。近年來，HEA激光熔覆層以其優(yōu)異的耐磨、耐腐蝕性能成為國內(nèi)外涂料領(lǐng)域的熱點(diǎn)。本文詳細(xì)介紹了LC- HEACs的研究現(xiàn)狀，重點(diǎn)介紹了LC技術(shù)、激光源、進(jìn)給系統(tǒng)、激光工藝參數(shù)對(duì)冶金、熔覆、熔覆等方面的影響。質(zhì)量特征以及評(píng)價(jià)熱動(dòng)力學(xué)和熱機(jī)械行為的模型。考慮到其磨損、侵蝕、氧化和耐腐蝕性能，以及LC-HEACs領(lǐng)域的未來發(fā)展方向，本文還包括了潛在的應(yīng)用。

1）由于液相沉積是一種復(fù)雜的非平衡熱技術(shù)，因此預(yù)測(cè)和管理影響沉積HEA機(jī)械性能的微觀組織演化是一項(xiàng)非常具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。因此，為了獲得更好的HEA包層質(zhì)量，需要通過建模對(duì)激光加工參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。此外，溫度梯度會(huì)影響熔覆層的微觀組織，對(duì)溫度場(chǎng)的精確控制可以調(diào)節(jié)熔覆層的微觀組織，以最小的殘余應(yīng)力提供優(yōu)良的熔覆特性。因此，為了更好地理解激光與材料的相互作用，有必要利用有限元模型研究激光與材料的熱動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)行為。

2）噴嘴給粉系統(tǒng)也會(huì)引起熔覆層和冶金特性的變化。然而，關(guān)于同軸噴嘴進(jìn)給系統(tǒng)的LC-HEACs的數(shù)值模擬尚未見報(bào)道。因此，在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作之前，必須對(duì)數(shù)值研究進(jìn)行評(píng)估，以獲得更好的包層質(zhì)量。

3）LC-HEACs缺陷包括稀釋、微裂紋、氣孔、未熔透顆粒、成分不均勻性和不均勻的包覆幾何形狀，可以通過使用混合技術(shù)、中間層和襯底預(yù)熱來消除。然而，有必要研究混合技術(shù)中使用的設(shè)備的適當(dāng)組合。

4）為了擴(kuò)大氧化、耐磨、耐腐蝕和自潤滑包層的溫度范圍，進(jìn)一步評(píng)估顆粒增強(qiáng)的HEACs是很重要的。此外，對(duì)LC-HEA復(fù)合涂層的增強(qiáng)相進(jìn)行更好的控制也有助于理解這些特性。非晶相還具有更好的力學(xué)性能，特別是耐腐蝕性。因此，LC-HEACs的非晶化是另一個(gè)研究熱點(diǎn)，需要進(jìn)一步分析非晶晶粒的取向、體積和控制。

5）LC-HEACs具有優(yōu)異的功能性能，在新一代涂料中具有廣闊的應(yīng)用前景。此外，這些涂層的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)為核電站、航空航天、船舶、水力機(jī)械、可再生能源載體和生物醫(yī)學(xué)潛在應(yīng)用提供了有前景的結(jié)果。

最后，迫切需要向LC-HEACs的工業(yè)實(shí)施邁進(jìn)。這可以通過整合HEAs的功能和機(jī)械性能來實(shí)現(xiàn)，這將有助于實(shí)現(xiàn)多功能和無限的潛力。綜上所述，LC-HEACs在未來幾年將取得顯著的進(jìn)展，LC-HEACs的研究將促進(jìn)目前有限的嚴(yán)格工作環(huán)境中的潛在應(yīng)用。鈦基LC-HEACs用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的進(jìn)一步研究需要HEA設(shè)計(jì)以及體內(nèi)和體外的生物相容性模型。有了這些突破，LC-HEACs的工業(yè)應(yīng)用將最終實(shí)現(xiàn)。

來源：A review on laser cladding of high-entropy alloys, their recent trends and potential applications，Journal of Manufacturing Processes，doi.org/10.1016/j.jmapro.2021.06.041

參考文獻(xiàn)；S.H. Albedwawi, A. AlJaberi, G.N. Haidemenopoulos, K.Polychronopoulou，High entropy oxides-exploring a paradigm of promising catalysts: areview，Mater Des, 109534 (2021)