高熵陶瓷耐磨耐蚀一体化涂层发展现状

胡杰珍 a,b，钟声昊a,b，邓培昌b,c，耿保玉a,b，李友炽a,b，吴方明a,b （广东海洋大学 a.机械工程学院 b.湛江市海洋工程及装备腐蚀与防护重点实验室c.化学与环境学院）

摘要：工程装备运动部件在腐蚀-摩擦协同作用下易发生加速失效，严重影响设备可靠性和服役寿命。高熵陶瓷凭借其高熵效应赋予的优异化学稳定性、耐蚀性以及高硬度，成为耐磨耐蚀一体化涂层的理想材料体系之一。本文系统综述了高熵陶瓷的内涵、种类、组元设计原则和涂层制备工艺进展。根据非金属元素组成，将高熵陶瓷分为氮化物、氧化物、碳化物和硼化物等体系，详细分析了各类高熵陶瓷的耐磨耐蚀性能特征，展现了高熵陶瓷在耐磨耐蚀一体化涂层的应用方面具有极高的潜力。研究表明，高熵陶瓷的组元配比通过影响混合熵和微观组织结构，进而调控其力学性能与耐蚀行为。当前研究主要采用半经验法和第一性原理计算等方法开展组元设计，通过优化单一金属或非金属元素的组分比例，探索高熵陶瓷涂层的最佳耐蚀耐磨性能。基于现有研究进展，指出高熵陶瓷涂层仍面临耐磨与耐蚀性能难以协同提升，涂层与基体界面结合强度不足等关键科学问题和技术挑战，并且展望了高通量计算与机器学习辅助组元设计，多尺度结构优化等未来发展方向。上述研究成果为高熵陶瓷耐磨耐蚀一体化涂层的开发与应用提供了系统的理论指导和技术参考。

关键词：高熵陶瓷涂层；耐腐耐磨性能；组元设计；涂层制备工艺