近日，華中農業大學工學院萬強副教授團隊在高熵合金硬質涂層材料方向取得重要進展，相關研究成果以“Mechanical and tribological properties of in-situ prepared boride hard coatings on the surface of three HEAs”（三種高熵合金表面原位制備的硼化硬質涂層的力學和摩擦學性能）為題發表在陶瓷領域頂級學術期刊《Ceramics International》（JCR Q1，IF= 5.1）。工學院2024級專業碩士研究生馬文昊為論文第一作者，工學院萬強副教授為通訊作者，華中農業大學工學院為該論文唯一署名單位。該研究得到了國家自然科學基金青年科學基金項目、中央高?；究蒲袠I務費基金項目的資助。

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https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2024.11.423

由于特殊的結構和卓越的力學性能，自多主元高熵合金（HEAs）的概念提出以來，就受到了科學家和工程師的廣泛關注。這些合金的優越力學特性，包括硬度、屈服強度和延展性，歸因于多主元HEAs中由于高構型混合熵所促進的固有穩定高溶解度，先前的研究已經證實了HEAs的卓越性能，尤其是在腐蝕環境下。然而，現代工業應用對機械性能提出了更高的要求，不僅僅是強度和韌性。此外，對于在海洋環境中運行的機械部件所使用的材料來說，出色的表面硬度以抵抗磨損也是至關重要的。

本研究基于FeCoCrNiAl_0.1、FeCoCrNiMn和HfNbZrTi三種代表性高熵合金（HEAs）的表面采用固體滲硼制備了硼化涂層?；?/span>SEM、EPMA、XRD和TEM分析了涂層的微觀結構和元素分布。基于納米壓痕分析了涂層的力學性能與彈塑性能?；谀Σ聊p試驗機、超景深顯微鏡與SEM分析了涂層的摩擦磨損性能并揭示了三種硼化高熵合金的磨損機制。滲硼處理后，HEAs表面分別形成了連續且致密的硼化物涂層。FeCoCrNiAl_0.1、FeCoCrNiMn和HfNbZrTi的硼化物涂層厚度分別為22.91、21.35和9.99 μm。金屬硼化物涂層的形成使FeCoCrNiAl_0.1、FeCoCrNiMn和HfNbZrTi的硬度從低于10 GPa分別提高到34.32 GPa、33.33 GPa和13.52 GPa。滲硼處理后的HEAs在干摩擦中的摩擦系數分別為0.14、0.11和0.15，在去離子水中和3.5% NaCl(aq)中分別降低到0.07、0.06和0.07。滲硼HEAs的磨損機制主要為磨粒磨損。本研究為HEAs的表面強化和耐磨性能提供了一種新策略。

【作者簡介】

萬強副教授，工學博士，碩士生導師。2016年畢業于武漢大學，獲材料學博士學位，2016年7月起供職于華中農業大學工學院。主要從事金屬材料表面改性研究，重點開展摩擦、腐蝕防護與抗輻照涂層研發，主持國家自然科學基金、華中農業大學創新基金等項目共5項，參與教學改革項目3項，近五年累計指導5個省級及以上本科生科技創新項目，本科生發表SCI/EI論文3篇，獲評華中農業大學校級十佳項目1次，挑戰杯省獎、國獎3次。所指導學生多人獲得國家獎學金，并保送至上海交通大學、武漢大學、廈門大學等高校攻讀碩士、博士深造。歡迎材料、機械等相關專業學生報考研究生，也歡迎踏實勤奮、學有余力本科生加入團隊研究工作。