电阻缝焊辅助电子束熔覆调控AlCoCrFeNiCux高熵合金涂层的微观结构与裂纹抑制机制

为解决高熵合金(HEA)涂层中Cu晶界偏析引发的裂纹问题，研究人员采用电阻缝焊(RSEW)辅助电子束(EB)熔覆技术制备AlCoCrFeNiCux（x=0-1.6）涂层，发现适量Cu（x=0.4）通过减少枝晶偏析并形成纳米级富Cr-BCC相沉淀，使硬度达758.1 HV0.5，同时提升耐蚀性，为航空航天关键部件表面工程提供新策略。

　　

研究背景与意义
高熵合金(High Entropy Alloy, HEA)因其独特的“鸡尾酒效应”在极端环境应用中展现出巨大潜力，但AlCoCrFeNiCu系HEA涂层中Cu的晶界偏析如同“隐形裂缝”，成为制约其性能的致命弱点。这种偏析不仅引发裂纹扩展，还导致耐蚀性断崖式下降。传统激光熔覆技术因高热梯度加剧裂纹风险，而单纯调整Cu含量又难以兼顾强度与韧性。如何“驯服”Cu元素，成为突破HEA涂层工程化应用瓶颈的关键。

研究设计与方法
江西某高校团队创新性地将电阻缝焊(RSEW)与电子束(EB)熔覆技术联用，制备了Cu含量梯度变化（x=0/0.4/1.0/1.6）的AlCoCrFeNiCu_x涂层。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)等分析手段，系统研究了Cu含量对相组成、微观形貌及裂纹行为的影响。

研究结果

1. 微观结构分析
   XRD显示涂层以体心立方(BCC)和面心立方(FCC)为主相。当x≤0.4时BCC相占主导，而x=1.6时FCC相含量阶梯式增长至47.3%。

2. 组织演变规律
   Cu含量增加驱动微观结构从枝晶→等轴晶→柱状晶转变。x=0.4时，枝晶间富Cr-BCC纳米沉淀相（尺寸20-50 nm）密度最高，有效分散局部应力。

3. 性能突破
   x=0.4涂层展现最优综合性能：硬度达758.1 HV_0.5（固溶+沉淀强化协同作用），裂纹密度较x=1.6降低83%，且自腐蚀电位提升0.21 V。

机制阐释
RSEW预处理使粉末形成原位预制坯，显著减少低熔点Cu的晶界偏析。适量Cu（x=0.4）促使Cr元素在枝晶间形成纳米级BCC沉淀，这些“纳米卫士”通过钉扎效应阻碍裂纹扩展，同时缓解应力集中。

结论与展望
该研究发表于《Journal of Alloys and Compounds》，首次阐明RSEW-EB复合工艺通过调控Cu偏析行为实现“裂纹抑制-性能提升”双赢。其创新点在于：①建立Cu含量-组织形貌定量关系；②揭示纳米沉淀相应力缓冲机制；③开发出适用于航空航天极端环境的涂层制备新范式。未来可进一步探索该技术在核反应堆内衬、极地装备等领域的应用潜力。