本文档属于类型a（单篇原创研究论文），以下是针对该研究的学术报告：

作者及机构
本研究由山东理工大学机械工程学院的Chong Zhang、Wei Li、Fengshi Yin、Kai Zhao*和Jinzhao Sun*（*通讯作者）合作完成，发表于《Corrosion Science》期刊（2025年6月，卷255，文章编号113136）。

学术背景
本研究聚焦于7xxx系列高强铝合金（Al-Zn-Mg-Cu）的表面防护问题。这类合金因轻质和高机械性能广泛应用于航空航天、海洋及军事领域，但其固有缺陷包括：
1. 局部腐蚀敏感性：晶界处高电位析出相（如Al₂₃CuFe₄）与基体间的电化学差异易引发晶间腐蚀（IGC）；
2. 耐磨性差：铝合金表面在磨损-腐蚀协同环境中易失效。
传统优化方法（如调控铸造杂质元素或时效工艺）存在机械性能与耐蚀性的权衡难题。为此，作者提出通过高速空气燃料喷涂（HVAF）技术在7A04铝合金表面制备AlCrFe₂Ni₂(MoNb)₀.₂高熵合金（HEA）涂层，以同步提升耐磨与耐蚀性。

研究流程与方法
1. 涂层制备
- 材料：采用气雾化法制备的HEA粉末（成分：Al-7.73Cr-14.8Fe-32.2Ni-5.66Mo-5.3Nb，wt.%），基体为T6处理的7A04铝合金。
- 工艺：使用HVAF喷涂系统（Kermetico ACUKote07），参数优化为空气流量80 psi、燃料流量95 psi、喷涂距离300 mm，沉积10层。
- 创新点：HVAF技术通过空气替代氧气燃烧，降低粉末氧化，形成致密涂层（孔隙率仅0.245%）。

1. 微观结构表征

   • 技术手段：X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、激光共聚焦显微镜。
     
   • 关键发现：
     
     • 涂层呈现双相结构：
       
     • 热变形颗粒区：保留原始B2/Laves相（硬度支撑相）；
       
     • 剧烈塑性变形区：含再结晶纳米晶（~80 nm）和溶解的B2/Laves相。
       
     • 相变机制：喷涂过程中部分粉末加热不足，导致硬相保留；完全熔融粉末则发生相溶解和动态再结晶。
       

2. 力学性能测试

   • 硬度：涂层硬度达605.9 HV₀.₀₅，是基体（187.5 HV₀.₀₅）的3倍，但略低于原始粉末（680.0 HV₀.₀₅），归因于硬相溶解。
     
   • 磨损实验：采用球-盘摩擦试验（Si₃N₄球，载荷30 N，滑动速度3 mm/s）。
     
     • 结果：涂层磨损率（5.39×10⁻⁵ mm³·N⁻¹·m⁻¹）比基体（1.48×10⁻³ mm³·N⁻¹·m⁻¹）低两个数量级。
       
     • 磨损机制：以疲劳磨损为主，伴随磨粒磨损和氧化磨损。
       

3. 腐蚀行为研究

   • 电化学测试：在3.5 wt.% NaCl溶液中通过开路电位（OCP）、电化学阻抗谱（EIS）和动电位极化（PDP）评估。
     
     • 结果：涂层自腐蚀电位（Ecorr=-0.253 V）显著高于基体（-0.694 V），钝化区间宽（至0.219 V），接近316L不锈钢性能。
       
   • 钝化膜分析：X射线光电子能谱（XPS）显示钝化膜富含Cr₂O₃（占Cr的39.28%）和Al₂O₃（占Al的83.36%），赋予高稳定性。
     
   • 局部腐蚀机制：热变形颗粒区中阴极性Laves相与阳极性BCC基体形成微电偶，引发点蚀萌生。
     

主要结果与逻辑链条
1. 微观结构演化：HVAF喷涂的温差导致双相结构，硬相保留区提升硬度，溶解区促进致密化。
2. 耐磨性提升：硬相（如Laves）的载荷承载效应降低磨损率，氧化膜动态再生抑制进一步损伤。
3. 耐蚀性机制：快速形成的富Cr/Al钝化膜阻挡Cl⁻渗透，但微电偶效应限制局部耐蚀性。

结论与价值
1. 科学价值：揭示了HVAF-HEA涂层的“热-力耦合”沉积机制，阐明了双相结构与性能的构效关系。
2. 应用价值：为铝合金部件在磨损-腐蚀协同环境中的防护提供了可行方案，涂层性能媲美316L不锈钢。

研究亮点
1. 创新方法：首次将AlCrFe₂Ni₂(MoNb)₀.₂ HEA涂层通过HVAF技术应用于铝合金，兼顾低孔隙率与低氧化。
2. 多尺度表征：结合TEM与SKPFM（扫描开尔文探针力显微镜），解析了局部腐蚀的微电偶驱动机制。
3. 工程意义：涂层制备工艺可直接规模化，适用于航空发动机部件、船舶装备等苛刻环境。

其他发现
- 缺陷影响：涂层中微孔（0.245%孔隙率）优先成为腐蚀通道，未来可通过工艺优化进一步降低。
- 元素协同效应：Mo/Nb的添加促进钝化膜中高价氧化物（如MoO₃、Nb₂O₅）形成，抑制点蚀扩展。

此研究为高熵合金涂层的设计与性能调控提供了新范式，兼具学术前瞻性与工业应用潜力。