高速激光熔覆制备CoCrFeNiCux高熵合金涂层的微观结构演变与海洋防腐防污性能优化研究

本文推荐研究采用高速激光熔覆（HSLC）技术制备CoCrFeNiCux高熵合金（HEA）涂层，系统揭示了Cu含量对微观结构、腐蚀抗力（含电偶腐蚀机制）及防污性能（Cu离子缓释效应）的调控规律。研究发现，Cu含量为0.3时涂层实现防腐-防污性能最优平衡，其晶界富Cu颗粒分布可协同抑制快速电偶腐蚀并提供长效抗菌Cu离子释放，为海洋工程材料设计提供新策略。

　　

Highlight

铜基高熵合金（HEA）涂层因其结构-功能一体化特性（包括卓越的机械性能和防污能力）在海洋应用中展现出巨大潜力。然而，铜（Cu）对防腐和防污的具体影响及其作用机制尚不明确。本研究通过高速激光熔覆技术制备了不同Cu含量的CoCrFeNiCu_x HEA涂层，系统阐明了其微观结构演变、防腐及防污性能的关联规律。

关键发现

1. 微观结构魔术师：Cu的加入虽促进固溶体形成，但会引发晶界处富Cu相或Cu偏聚的"双刃剑"效应。

2. 性能跷跷板现象：随Cu含量增加，耐蚀性先缓后急下降，而防污性能先显著提升后持续保持优异水平——就像在玩一场材料性能的平衡游戏。

3. 最优解锁定：CoCrFeNiCu_0.3涂层凭借晶界处富Cu颗粒（而非明显富Cu相）的巧妙分布，实现较低电偶腐蚀速率和长效Cu离子释放，在防污性能显著提升的同时仅轻微牺牲耐蚀性。

机制解码

• 微量Cu掺杂形成的"晶界Cu粒子驿站"可调控Cu离子缓释速率

• 电偶腐蚀速率与富Cu相含量呈非线性关系，揭示临界阈值效应

• 该发现为海洋应用场景下HEA涂层的成分-结构协同优化提供了分子级别的设计蓝图