第十五届全国表面工程青年学术会议

针对高熵合金（HEA）韧性高但耐磨性不足、高熵陶瓷（HEC）硬度高但脆性大的问题，本研究采用反应磁控溅射技术制备TiZrNbWAl/(TiZrNbWAl)C多层涂层，通过系统调控调制周期（2600 nm、1300 nm、866 nm）与调制比（5:1、3:1、1:1、1:3、1:5），探究多层结构设计对涂层力学及摩擦学性能的影响。结果表明，所有涂层均呈现致密的层状结构。随着调制周期减小，硬度和弹性模量均呈现先增大后减小的趋势，在调制周期为1300 nm时，涂层具备适宜的界面密度，既有效偏转裂纹并分散应力，又避免界面过多引起的结构失稳，此时硬度、弹性模量和断裂韧性分别为14.07 GPa、194.35 GPa和1.01 ± 0.06 MPa·m^1/2。在最优调制周期下，调制比为1:1时，高熵合金层与高熵陶瓷层协同发挥裂纹偏转、应力平衡及承载耗能作用，获得了最优力学与摩擦学性能，此时H/E和H³/E²值分别达0.072和0.073 GPa，平均摩擦系数为0.35，磨损率为1.66×10^-6 mm³/(N·m)。通过多层结构设计充分发挥了两类材料的协同优势，系统揭示了调制周期与调制比对涂层力学及摩擦学性能的调控规律，实现了高熵合金与高熵陶瓷的强韧化协同与减摩耐磨一体化，为高性能防护涂层的结构优化提供了设计依据与实验参照。