来源：中国科学报

凭借高熔点、优异的高温力学性能和良好的化学稳定性，钼（Mo）及其合金常被作为火箭、飞船、高速飞行器等装备关键部件的高温结构候选材料之一，其应用前景十分广阔。然而，弱的抗氧化性能严重制约其在高温有氧环境中的应用。

欧洲杯压住平台、高温耐磨材料及制备技术湖南省某科技重点实验室教授颜建辉课题组以WMoNbVTa高熵合金层作为扩散阻挡层，通过两步放电等离子烧结方法在Mo基体上制备了新型双层WMoNbVTa/MoSi2涂层，比较研究了该体系在1200℃至1500℃高温有氧环境中的界面扩散行为。研究结果发现，与单层MoSi2涂层相比，双层WMoNbVTa/MoSi2涂层中MoSi2的结构退化非常缓慢。难熔WMoNbVTa合金作为扩散阻挡层，有效抑制了Mo基体与MoSi2涂层之间的界面元素扩散，延长了MoSi2陶瓷涂层的使用寿命。

从目前的研究和应用现状来看，增强高温抗氧化性能最有效的策略是在Mo及其合金上涂覆MoSi2陶瓷层。然而，在高温服役时，MoSi2涂层/Mo及其合金界面元素互扩散，促进了MoSi2涂层内部微裂纹和孔洞的产生，导致涂层中元素Si缺失，从而降低了涂层抗氧化和自愈合能力，缩短了钼及其合金高温长时服役寿命。因此，抑制MoSi2涂层/基体界面元素互扩散，是Mo及其合金高温长时防护涂层亟待解决的重要科学问题。

为了抑制涂层/基体界面元素互扩散，在防护涂层/基体界面引入阻扩散层是一种有效的方法。近年来，难熔高熵合金( HEAs )作为具有优异综合性能的先进高温结构材料被广泛研究。基于HEAs具有较高的混合熵，高温下具有稳定相结构和迟滞扩散效应，其合金元素的高温扩散系数远低于常规合金。因此，HEAs在高温下作为阻扩散材料具有极大的应用潜力。

“这种集抗氧化和阻界面元素扩散于一体的涂层结构设计具有新颖性，对延长基体材料的服役寿命具有很好的指导意义。”该论文审稿人表示。

近日，上述成果以题为“Refractory WMoNbVTa high-entropy alloy as a diffusion barrier between a molybdenum substrate and MoSi2 ceramic coating”的论文，在线发布于《国际陶瓷》（Ceramics International）上，第一作者和通讯作者均为颜建辉。

该研究得到了国家自然科学基金、湖南省自然科学基金以及高端轴承摩擦学技术与应用国家地方联合工程实验室开放基金的资助。

相关论文信息：https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.12.364

Mo基体上新型双层WMoNbVTa/MoSi2涂层界面高温扩散行为研究相关数据。受访者 供图