研究背景：

40CrNiMo合金钢常用于制造传动齿轮和轴等关键部件，但在极端高温、高压及腐蚀工况下易发生严重的磨损和腐蚀失效。激光熔覆技术结合高熵合金（HEAs）优异的综合性能，是提升关键部件表面服役寿命的有效途径。然而，在40CrNiMo钢基体上制备FeCoCrNiTi高熵合金涂层时，激光功率如何系统性地影响涂层的物相组成、元素分布及综合性能，特别是其内在的物理调控机制，目前尚缺乏全面、深入的阐释。

文章概述：

针对上述关键科学问题，山东建筑大学徐淑波教授团队开展了系统性研究工作。团队采用激光熔覆技术在40CrNiMo钢表面制备了不同激光功率（2.0-3.2 kW）的FeCoCrNiTi高熵合金涂层，首次深入揭示了激光功率对涂层物相、微观组织、界面元素扩散、显微硬度、耐磨性及耐蚀性的影响规律，并构建了完整的“激光功率—微观组织—宏观性能”因果链。并构建了完整的“激光功率—微观组织—宏观性能”因果链。相关成果发表在Advanced Engineering Materials。

图文导读：

图 1 激光熔覆过程示意图

图2 40CrNiMo基体与不同工艺参数下FeCoCrNiTi高熵合金涂层的显微硬度：(a)梯度硬度；(b)表面平均显微硬度

图3 40CrNiMo基体与不同工艺参数下FeCoCrNiTi HEA涂层的磨损形貌：(a) S1；(b) S2；(c) S3；(d) S4；(e) 基体

图 4 3FeCoCrNiTi粉末粒径、耐磨损性能及耐腐蚀性能综合概览(a) (b)：原料粉末的表征（形貌与粒径分布）；(c) (d)：不同功率下熔覆层与基体的耐磨损性能(e) (f)：不同功率下熔覆层与基体的电化学腐蚀性能测试

结论：

团队系统揭示了激光功率对FeCoCrNiTi高熵合金涂层性能的非单调调控机制。不同于单一性能优化的传统研究，该研究通过建立“激光功率-微观组织-宏观性能”的完整因果链，明确了性能最优的工艺窗口。当激光功率控制在2.8 kW时，涂层拥有最细小的晶粒及最均匀的元素（特别是Ti元素）分布，使界面剪切得到极大增强，显微硬度达到681.37 HV_0.2（约为基体2.5倍），磨损率低至1.7×10^-4mm³·N^-1·m^-1。同时，研究首次从“瞬时成膜能力”与“长效稳定性”两个维度，巧妙解释了极化曲线与阻抗谱结果表象矛盾的原因，证实了2.8 kW下涂层具备最优的长效耐蚀性能。该成果对于高强钢表面高性能高熵合金涂层的激光工艺参数优化及实际工程应用具有重要的理论指导意义。

该研究得到了济南市科技计划（项目号：202428031）的资助。

论文信息：

A Comparative Study on Microstructure and Properties of FeCoCrNiTi High-Entropy Alloy Coatings Fabricated by Laser Cladding Under Different Laser Powers

Liyun Li, Shubo Xu*, Hailong Ma, Chen Xu, Yuefei Pan*, Kuan Yu, Wenming Wang, Yipeng Ren, Shiyu Wang, Tianhua Li

Advanced Engineering Materials

DOI:10.1002/adem.71153

原文链接：

https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adem.71153

期刊简介：

Advanced Engineering Materials专注于工程材料的所有最新突破。该杂志涵盖了各种关键主题，例如复合材料、陶瓷、金属间化合物和涂层，以及高温、细胞和生物医学材料，以及创新的制造技术。