钴铬钼基高熵合金薄膜的耐腐蚀性与耐磨性

王波; 戴铭成; 张丽霞; 齐艳飞; 汤云晖

北京工业大学学报 ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (09) : 1024 -1032.

钴铬钼基高熵合金薄膜的耐腐蚀性与耐磨性

王波, 戴铭成, 张丽霞, 齐艳飞, 汤云晖

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摘要

钴铬钼合金在作为人工关节应用于人体时会产生磨粒降低使用寿命以及影响人体健康的金属离子，为了寻找性能更为优异的医用材料，延长人工关节的使用寿命，采用扇形复合靶，通过磁控溅射技术在硅片上制备了钴铬钼基高熵合金薄膜，并对其微观结构以及耐腐蚀性和耐磨性进行了深入研究。结果表明:随着组成元素的增加，混合熵与原子半径相对标准差呈增大趋势，混合焓一直处于较低水平，其中七元高熵合金薄膜具有最优的耐磨性和耐腐蚀性。混合熵的增加降低了合金的吉布斯自由能，提高了合金薄膜的化学稳定性，导致更强的非晶倾向、更低的体系自由能，所以合金薄膜表现出更优良的耐腐蚀性、耐磨性以及相关力学性质。另外，添加的Zr、Nb元素有助于减小晶体颗粒尺度，降低表面的粗糙度，从而增强了合金薄膜的耐腐蚀性与耐磨性。该研究可为高熵合金薄膜在人工关节领域的应用提供参考。