第十五届全国表面工程大会

随着全球战略格局的调整和海洋经济的快速发展，军事作战重心逐步向海洋转移。而近海岸飞行器中钛合金发动机叶片会面临高温和砂砾冲蚀的复杂工况，这增加了故障风险与检修成本，因此亟需开发抗高温冲蚀防护涂层。本研究采用直流磁控溅射和高功率脉冲磁控溅射（DCMS-HiPIMS，Direct Current Magnetron Sputtering and High-power Pulsed Magnetron Sputtering）复合技术，通过改变氮气流量（R_N2 = 0， 5， 10， 15， 20， 25 sccm） 在 Ti6Al4V 基体表面制备 TiVCrNiSi（N） 高熵氮化物 （HEN， High Entropy Nitride） 涂层。研究了不同含氮量对涂层微观组织、相结构和力学性能的影响，并使用 SiO₂ 砂砾在 550°C 下测试了涂层的抗高温冲蚀性能。结果表明，TiVCrNiSi 高熵合金 （HEA，High Entropy Alloys） 涂层表现出单一的非晶态。随着氮含量的增加，结构转变为面心立方 （FCC） 纳米晶，在 R_N2 = 20 sccm 时达到氮饱和（46 at. %）。TiVCrNiSi（N） 高熵氮化物涂层在 R_N2 = 25 sccm 时具有最高的残余压应力 （8.2 GPa） 和最高的硬度 （23.5 GPa）。随着氮含量的增加，抗高温冲蚀能力提高，不含 N 的 HEA 涂层在冲蚀后有较深的犁沟，并伴有大量 SiO₂ 砾石的嵌入。高硬度和高塑性的纳米晶-非晶TiVCrNiSi（N）高熵氮化物涂层是抵抗裂纹扩展的根本原因。
 

钛合金；高温冲蚀，高熵涂层，氮化物