钛合金（如Ti6Al4V）因其高比强度、低密度和良好的耐腐蚀性，被广泛应用于航空发动机压气机叶片。然而，在海洋环境中，叶片会交替暴露于含Cl⁻的盐雾腐蚀和高温氧化工况下，导致传统二元或三元涂层（如TiN、TiAlN）因界面效应和热膨胀系数不匹配等问题而失效。

来自北京科技大学的研究人员采用直流磁控溅射（DCMS）复合高功率脉冲磁控溅射（HiPIMS）技术，在Ti6Al4V基体表面沉积了非晶TiVCrNiSi高熵合金涂层，在模拟实际工况中进行了室温盐雾和高温氧化实验。结果表明TiVCrNiSi非晶高熵涂层通过形成Cr₂O₃-NaVO₃复合氧化层和连续Ni阻挡层，在循环盐雾-氧化环境中实现长效防护，20次循环后无剥落。该研究为海洋环境下的钛合金部件防护提供了新思路。相关成果于2025年11月13日以“Corrosion behavior of TiVCrNiSi amorphous high-entropy coatings under cyclic salt spray and oxidation tests”为题发表在《Surface & Coatings Technology》。

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图1. TiVCrNiSi高熵合金的表面形貌(a)及(b)-(f)对应的元素分布图。

图2. TiVCrNiSi高熵合金涂层的横截面形貌(a)，涂层厚度约为10.5 μm 。橙色虚线标出了Ti过渡层的位置，右侧显示了横截面形貌的元素分布。TiVCrNiSi涂层的 XRD 图谱(b)显示馒头峰。结合(c)，电子衍射证实涂层由单一非晶相组成。

图3. TiVCrNiSi非晶态高熵合金涂层在不同腐蚀循环（室温盐雾与550℃氧化）下的表面微观形貌及元素分布：（a1-a2）为第5次循环，（b1-b2）为第10次循环，（c1-c2）为第15次循环，（d1-d2）为第20次循环。图中橙色虚线标示了b2区域中叶片状氧化物与块状氧化物的分界线。

图4. TiVCrNiSi非晶高熵合金涂层经20次腐蚀循环（室温盐雾与550℃氧化）后横截面TEM样品的显微组织与元素分布。

图5. TiVCrNiSi非晶高熵合金涂层经20次腐蚀循环（室温盐雾与550℃氧化）后的横截面：(a)氧化层整体形貌，(b)与(c)分别为(a)图中区域I和区域II的高分辨率图像。

图6. 经过20次腐蚀循环（室温盐雾和550°C氧化）后的TiVCrNiSi非晶高熵合金涂层横截面，包括(a) 富Ni层的 HRTEM 图像和 SAED 图，(b) Ni层的高倍 HRTEM 细节，(c) 结晶涂层的 HRTEM 和 SAED ，(d) 层中位错的高倍细节

图7. TiVCrNiSi非晶高熵合金涂层在550℃下退火10 h后的TEM横截面形貌(a)和 HRTEM 图像(b)，以及 HRTEM 图像的局部放大(c)。

图8. TiVCrNiSi非晶高熵合金涂层在550℃退火10小时后的力学性能：(a) P-h曲线，(b) 硬度、弹性模量，(c) 结晶后TiVCrNiSi高熵合金涂层的H/E和H3/E2值。

图9. TiVCrNiSi非晶高熵合金在室温盐雾（30℃，22小时）和高温氧化（550℃，2小时）中的腐蚀机理示意图。

总之，TiVCrNiSi非晶高熵涂层通过形成Cr₂O₃-NaVO₃复合氧化层和连续Ni阻挡层，在循环盐雾-氧化环境中实现长效防护，20次循环后无剥落。且结晶化后涂层硬度显著提升，兼顾高温稳定性与耐腐蚀性。该涂层设计策略为海洋环境下的钛合金部件防护提供了新思路，尤其适用于航空发动机叶片等极端工况部件。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2025.132945