Детальная информация

Исходные порошки получали методом механического легирования (МЛ) в течение 5, 7,5 и 10 часов. Были определены оптимальные условия МЛ: 7,5 часов для составов AlCrFeCoNiSi₀,₀₁ и AlCrFeCoNi с добавлением 1 мас. % изопропанола, что обеспечило однородность состава и узкое распределение частиц по размерам; для сплава CrNbWMoV даже после 10 часов МЛ растворимость ванадия (V) составила лишь 1,83 ат. % при теоретически возможных 10,71 ат. %, что свидетельствует об ограниченном легировании. Компактные эталонные образцы получали методом искрового плазменного спекания (SPS). Из-за наличия остаточных частиц чистого ванадия в порошке CrNbWMoV, методом высокоскоростного газопламенного напыления (HVOF) на подложки из низкоуглеродистой стали наносили только покрытия AlCrFeCoNi и AlCrFeCoNiSi₀,₀₁ (предварительно порошки подвергали плазменной сфероидизации для улучшения сыпучести). Толщина покрытия AlCrFeCoNi составила ~26,8 мкм, а покрытия, модифицированного кремнием, — ~33,9 мкм. После напыления содержание Al и Cr снизилось вследствие окисления; однако покрытие с Si сохранило более высокое содержание Cr (17,64 % против 14,16 %), так как кремний окисляется преимущественно, снижая потери хрома. Кроме того, добавка Si улучшила адгезию покрытия к подложке. Измерения твердости показали значения 489,7 HV для AlCrFeCoNi и 457,7 HV для сплава, модифицированного Si; оба показателя ниже, чем у традиционных износостойких материалов (TiN, WC-Co). Хотя малая добавка Si не повысила твердость (наблюдалось ее незначительное снижение на 6,5 %) из-за образования гетерогенной фазы Cr₃Si, расходующей хром и ослабляющей твердорастворное упрочнение, она существенно улучшила износостойкость, сократив потери материала на 60,8 %. Исследование демонстрирует, что покрытия AlCrFeCoNiSi₀,₀₁ обладают превосходными трибологическими характеристиками, несмотря на умеренную твердость, а микролегирование кремнием является эффективной стратегией повышения адгезии и стойкости к окислительному износу для напыляемых покрытий из высокоэнтропийных сплавов (HEA).

Feedstock powders were prepared by mechanical alloying (MA) for 5, 7.5, and 10 hours. Optimal MA conditions were determined: 7.5 hours  for AlCrFeCoNiSi00.01 and AlCrFeCoNi with 1 wt.% isopropanol, yielding uniform composition and concentrated particle size distribution; for CrNbWMoV, even after 10 hours MA the V solubility reached only 1.83 at.% versus the ideal 10.71 at.%, indicating limited alloying. Bulk reference samples were consolidated by spark plasma sintering (SPS). Due to residual pure V particles in the CrNbWMoV powder, only the AlCrFeCoNi and AlCrFeCoNiSi₀.₀₁ coatings were deposited on low-carbon steel substrates using high-velocity oxygen-fuel (HVOF) thermal spraying after plasma spheroidization to improve powder flowability. The AlCrFeCoNi coating thickness was ~26.8 μm, while the Si‑modified coating was ~33.9 μm. Post‑spraying, Al and Cr contents decreased due to oxidation; however, the Si‑containing coating retained higher Cr (17.64% vs. 14.16%) because Si oxidizes preferentially, mitigating Cr loss. Moreover, Si addition enhanced coating‑substrate adhesion. Hardness measurements gave 489.7 HV for AlCrFeCoNi and 457.7 HV for the Si‑modified alloy – both lower than conventional wear‑resistant materials (TiN, WC‑Co). Although trace Si did not increase hardness (slight decrease by 6.5%) due to heterogeneous Cr₃Si phase formation consuming Cr and weakening solid‑solution strengthening, it significantly improved wear resistance, reducing material loss by 60.8%. The study demonstrates that AlCrFeCoNiSi₀.₀₁ coatings offer superior tribological performance despite moderate hardness, and that silicon microalloying is an effective strategy to enhance coating adhesion and oxidative wear resistance in thermally sprayed HEA coatings.