激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为

《激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为》是一篇关于新型高熵合金涂层在高温环境下氧化性能研究的学术论文。该研究针对当前航空、航天及高温工业领域对耐高温材料的迫切需求，提出了一种由铌（Nb）、钼（Mo）、钽（Ta）、钨（W）和钒（V）组成的难熔高熵合金，并通过激光熔覆技术将其制备成涂层，以探索其在高温环境下的抗氧化性能。

高熵合金因其独特的成分设计和优异的物理化学性质，在近年来受到广泛关注。难熔高熵合金由于其高熔点和良好的热稳定性，被认为是高温应用的理想材料。然而，高熵合金在高温下的氧化行为仍然是一个关键问题，这直接影响其使用寿命和可靠性。因此，研究此类材料的高温氧化行为具有重要的理论和实际意义。

本文采用激光熔覆技术制备了NbMoTaWV高熵合金涂层，并对其在不同温度条件下的高温氧化行为进行了系统研究。激光熔覆作为一种先进的表面改性技术，能够实现高精度、高质量的涂层制备，具有工艺灵活、材料利用率高、组织致密等优点。通过优化激光功率、扫描速度和送粉速率等参数，研究人员成功获得了均匀且结合力强的涂层。

在实验过程中，研究人员将制备好的涂层样品置于高温氧化环境中，分别在800℃、900℃、1000℃和1100℃条件下进行氧化实验。通过X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）和能谱分析（EDS）等手段，对氧化后的样品表面形貌、氧化层组成及微观结构进行了详细表征。

研究结果表明，NbMoTaWV高熵合金涂层在高温下表现出良好的抗氧化性能。随着温度的升高，氧化层逐渐增厚，但其生长速率较慢，表明该合金具有较强的抗氧化能力。此外，氧化产物主要为金属氧化物，如NbO₂、MoO₃、Ta₂O₅、WO₃和VO₂等，这些氧化物在高温下能够形成致密的保护层，有效抑制氧的进一步扩散。

同时，研究还发现，氧化过程中涂层表面出现了一些裂纹和孔隙，这可能与热膨胀系数不匹配以及氧化物的体积变化有关。尽管如此，整体而言，该高熵合金涂层在高温环境下仍表现出较好的稳定性和耐久性。

通过对氧化动力学的研究，研究人员发现NbMoTaWV高熵合金涂层的氧化过程符合抛物线规律，即氧化速率随时间的平方根增加。这一特性表明，氧化层的生长主要受扩散控制，而氧化物的致密性和稳定性是影响氧化行为的关键因素。

此外，研究还比较了不同温度下氧化层的组成和结构差异。在较低温度下，氧化层较为均匀，主要由单一的金属氧化物组成；而在较高温度下，氧化层中出现了多种氧化物的混合相，说明高温促进了氧化反应的复杂化。

综上所述，《激光熔覆NbMoTaWV难熔高熵合金涂层的高温氧化行为》这篇论文系统地研究了难熔高熵合金涂层在高温环境下的氧化行为，揭示了其抗氧化机制和氧化动力学特征。研究成果不仅为高熵合金在高温领域的应用提供了理论依据，也为未来高性能涂层材料的设计与开发提供了重要参考。