综述：高熵合金涂层的制备与性能研究综述

这篇综述深入剖析了高熵合金（HEA）涂层在表面工程领域的研究进展，系统总结了其核心机制（四效应：高熵/晶格畸变/迟滞扩散/鸡尾酒效应）、主流制备工艺（激光熔覆/磁控溅射/热喷涂）的参数-性能关系，以及后处理强化策略。通过文献计量学方法揭示HEA涂层从传统机械防护向新能源、生物医学等新兴领域的拓展趋势，为多组元涂层设计提供理论和技术指导。

　　

高熵合金涂层：突破传统性能瓶颈的表面工程革命

引言

传统合金涂层受限于单主元设计理念，在高温稳定性、强度-韧性平衡等方面存在明显缺陷。高熵合金（High-entropy alloys, HEA）以五元及以上等摩尔比主元的创新设计，通过高熵效应、晶格畸变效应等四大核心机制，展现出超越传统材料的腐蚀电流密度（_icorr）和腐蚀电位（_Ecorr）表现。如图1所示，HEA在酸性介质中的耐蚀性显著优于钢铁、钛合金等材料，其屈服强度可达传统合金的2-3倍。

HEA涂层制备工艺与性能

激光熔覆技术通过精确控制激光功率（典型参数800-1500W）和扫描速度（5-20mm/s），可实现涂层-基体界面冶金结合强度超过400MPa。磁控溅射工艺中，基底温度调控（200-500℃）直接影响AlCoCrCuFeN系涂层的纳米硬度（可达18GPa）。热喷涂技术则通过粒子温度（2000-3000℃）和速度（300-600m/s）调控，使WC-HEA复合涂层的磨损率降低至传统涂层的1/5。

后处理强化策略

激光重熔处理可使涂层气孔率从8%降至0.5%以下，高温退火（800-1200℃）能促进B2有序相析出，使Al_0.5CoCrFeNi涂层的断裂韧性提升40%。值得注意的是，氮元素掺杂可使涂层硬度与延展性同步提升，实现"鱼与熊掌兼得"的突破。

多领域应用突破

在生物医学领域，TiTaNbZrHf系HEA涂层使人工关节摩擦系数降低37%；新能源领域，FeCoNiMnCu涂层在质子交换膜燃料电池中展现超低接触电阻（<10mΩ·cm²）。这种"一材多用"特性源自多组元协同的鸡尾酒效应，单个元素变化即可引发非线性性能跃迁。

未来挑战与展望

当前HEA涂层仍面临三大挑战：1) 多组元偏析控制；2) 3D复杂构型精确制备；3) 全生命周期成本优化。通过机器学习辅助成分设计、等离子体辅助沉积等新技术融合，有望在航天热障涂层、海洋防腐等领域实现更大突破。