《Surfaces and Interfaces》：Effect of Interface Treatment on Microstructure, Texture Evolution, and Interfacial Element Distribution in EB-PVD CoCrAlY Coatings
编辑推荐：
•表面预处理调控了电子束物理气相沉积（EB-PVD）CoCrAlY涂层中的互扩散路径。•粗糙的S1表面诱导了非均匀扩散和最大的扩散区（IDZ）发展。•降低粗糙度和Al?O?夹杂物抑制了界面扩散非均匀性。•表面改性增强了γ-Co织构强度和晶体学演化。•晶界特征调控了局部应变调节
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表面预处理调控了电子束物理气相沉积（EB-PVD）CoCrAlY涂层中的互扩散路径。
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粗糙的S1表面诱导了非均匀扩散和最大的扩散区（IDZ）发展。
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降低粗糙度和Al?O?夹杂物抑制了界面扩散非均匀性。
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表面改性增强了γ-Co织构强度和晶体学演化。
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晶界特征调控了局部应变调节和元素再分布。
引言
热障涂层（TBCs）通过陶瓷顶涂层和金属粘结涂层的有效集成，被广泛应用于保护航空发动机和燃气轮机中的高温合金基体[[1], [2], [3]]。在这些系统中，粘结涂层在决定界面氧化行为、扩散特征和长期涂层耐久性方面起着关键作用。
在各种粘结涂层材料中，CoCrAlY和NiCoCrAlY合金因其优异的抗氧化性能[[4], [5], [6]]、高热稳定性[7,8]以及减少金属基体与陶瓷顶涂层之间热失配的能力[9,10]而被广泛使用。现有研究主要关注合金成分优化[11]和活性元素效应[12]，特别是Y、Hf、Zr、Dy和Ag在调节β相稳定性、Al?O?氧化膜相变行为和氧化动力学方面的作用[[13], [14], [15], [16]]，以及高温疲劳、循环氧化和长期服役条件下TBC系统的退化机理[17,18]。同时，粘结涂层与基体之间形成的扩散区（IDZ）被广泛认为是限制涂层寿命的关键因素，因为其生长及相关元素偏析与界面扩散路径密切相关[[19], [20], [21]]。尽管如此，尽管对IDZ的化学组成和生长动力学进行了广泛研究，其与初始界面形貌和缺陷结构之间的内在联系仍理解不足。最近的研究越来越强调界面工程在控制涂层系统中扩散行为和扩散区演变方面的作用[[22], [23], [24], [25]]。特别是，界面形貌[26]、晶界网络[27]和晶体学织构[28]已被证明会显著影响高温暴露期间的原子传输路径和元素再分布。表面粗糙度和缺陷密度的变化可以改变晶界连续性和局部扩散动力学，从而影响IDZ发展[29,30]。然而，表面预处理诱导的界面状态与EB-PVD粘结涂层沉积过程中后续微观结构演化之间的关联仍探索有限。
从微观结构演化角度来看，界面晶界特征、晶体学织构和亚结构特征在控制元素迁移和应力调节中起着决定性作用[[31], [32], [33]]。大角度晶界通常作为快速扩散路径，而小角度晶界可以阻碍扩散并调节局部应变，从而影响界面稳定性[[34], [35], [36]]。此外，织构演化可能减少扩散各向异性并促进界面附近成分均匀性[37,38]。然而，将初始界面粗糙度和工艺诱导缺陷与EB-PVD沉积过程中的织构发展、晶界演化和扩散行为直接联系起来的实验证据仍然不足。
鉴于以上原因，本研究系统考察了三种典型界面预处理方法——S1（喷砂处理）、S2（喷砂处理后再振动抛光）和S3（振动抛光）——对EB-PVD CoCrAlY粘结涂层微观结构演化和互扩散行为的影响。通过多尺度表征，本研究致力于阐明界面形貌、晶体学织构、晶界特征与元素扩散行为之间的关系，从而揭示界面状态在沉积过程中控制IDZ形成和微观结构演化方面的作用。
各章节摘要
实验方法
本研究选用镍基高温合金K444作为基体材料。为系统评估初始基体表面状态对EB-PVD CoCrAlY粘结涂层沉积行为、微观结构演化和元素互扩散特征的影响，在涂层沉积前应用了三种表面处理路线：Al?O?喷砂处理、喷砂处理后再振动抛光、以及单独振动抛光。这些处理是
沉积涂层结构表征
图2展示了不同表面处理后基体的三维表面形貌，以及相应的表面高度轮廓和粗糙度参数。如图2(a)所示，喷砂处理基体（S1）表现出高度不规则的表面特征，具有众多尖锐凸起和深谷，导致最高的表面粗糙度。在后续振动抛光（S2）后，大凸起被有效去除，导致
结论
本研究系统研究了三种基体表面处理——S1（喷砂处理）、S2（喷砂处理后再振动抛光）和S3（振动抛光）——对EB-PVD CoCrAlY粘结涂层微观结构演化和互扩散行为的影响。建立了表面形貌、缺陷结构、织构演化、晶界特征与元素扩散之间的关系。粗糙的S1界面（含有
CRediT作者贡献声明
徐寒：方法论、数据整理、形式分析、撰写原稿、可视化。
时先成：调查、形式分析、验证。
裴浩：调查、数据整理、可视化。
王东升：资源、验证。
纪鸿志：调查、资源。
邵英锋：形式分析、验证、撰写审阅与编辑、获取资金。
王有：撰写审阅与编辑、监督。
张晓东：概念化、方法论、撰写审阅与
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徐寒：撰写原稿、可视化、调查、形式分析、数据整理。时先成：验证、调查、形式分析、数据整理。裴浩：调查、数据整理。王东升：可视化。纪鸿志：资源。邵英锋：撰写审阅与编辑、获取资金。王有：撰写审阅与编辑、验证。张晓东：撰写审阅与编辑、验证、资源、方法论、获取资金，
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。
致谢
本研究得到国家自然科学基金（编号52371062）、中国空间环境材料行为与评价技术国家重点实验室开放基金、非线性力学国家重点实验室开放基金的资助。
徐寒 | 时先成 | 裴浩 | 王东升 | 纪鸿志 | 邵英锋 | 王有 | 张晓东
