CN108085634A - 一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料及其制备方法及装置 - Google Patents

一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料及其制备方法及装置 Download PDF

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Abstract

一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的厚度为5～10mm，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中含有高熵合金与氧化铝，且所述氧化铝在所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中的体积分数由底层到顶层呈连续梯度变化。本发明还提供一种上述复合材料的制备方法及装置。本发明打破常规制备高熵合金涂层的方法，采用铝热反应制备得到含高熵合金涂层复合材料，省去了常规涂层制备中首先合成高熵合金粉末的步骤，利用简单的步骤即可制备含高熵合金层的复合材料，整个工艺过程设计构思巧妙，制备过程中能耗低、步骤简单、易于操作。

Description

一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料及其制 备方法及装置
技术领域
本发明属于合金材料领域，尤其涉及一种含合金/陶瓷复合涂层的复合材料及其制备方法、装置。
背景技术
高熵合金因为其高熵效应、严重的晶格畸变效应、扩散迟滞效应以及“鸡尾酒”效应，具有优异的力学性能和功能特性，特别是近几年发展出的高熵合金复合材料在耐腐蚀、耐磨损、耐高温等性能方面尤为突出，因而高熵合金及其复合材料也日渐成为制备优异合金涂层的备选用材。
随着诸如大型模具、重载自卸车车身、船用甲板、压力容器等大型构件用材的对耐蚀耐磨性要求日益提高，这些部件往往要求表层具有较高体积分数含量的陶瓷增强颗粒以保证部件的高硬度、高模量和高耐磨性，而内层含有较少的或不含陶瓷颗粒以保证部件整体的高强度和高韧性，特别是保证与基体具有良好的冶金结合和组织与性能的连续过渡，这就要求要求材料的各种性能从表层到心部连续变化，复合材料中的陶瓷颗粒浓度从表层到心部呈连续梯度分布。
制备高熵合金涂层的主要有激光熔敷、磁控溅射、热喷涂等。这些方法都存在一定的局限性，如：制备工艺复杂、设备要求高、耗电量大、难以制备梯度复合涂层。其中激光熔覆单道次熔覆宽度过小，熔覆道次之间实现良好的“搭接”是大面积熔覆层制备的关键点，同时局部温升高易产生热应力等也是须要关注的地方，磁控溅射难以制备大厚涂层，热喷涂的涂层与基体的结合强度不够以及原材料高熵合金粉末或线材制备成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种工艺步骤简单、设备简单、成本低廉的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料及其制备方法，并相应提供一种制备用的装置。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的厚度为5～10mm，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中含有高熵合金与氧化铝，且所述氧化铝在所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中的体积分数由底层到顶层呈连续梯度变化。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料中，优选的，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层由铝热反应一步涂覆于所述基体表面，且所述氧化铝在所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中的体积分数为0～50％。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将高熵合金主元元素的氧化物或单质与铝粉混合获得铝热剂，其中，所述主元元素的氧化物或单质中至少包含一种主元元素的氧化物；
(2)将步骤(1)中的铝热剂置于铝热反应器中，点燃铝热剂激发铝热反应得到合金熔体，搅拌翻滚流动分层、静置后得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体；
(3)将步骤(2)中的得到的连续梯度分布复合熔体经喷射涂覆装置雾化成高熵合金与陶瓷颗粒的混合熔滴，并连续喷射涂覆于一待涂覆基体表面得到含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述铝热剂中还添加有预合金粉末，所述预合金粉末为至少两个主元元素组成的合金粉末，所述预合金粉末与主元元素单质的加入总量占所述铝热剂质量的10～30％。添加预合金粉末有以下好处：1、预合金粉末使高熵合金的合金化过程更为容易；2、预合金粉末的熔点可以依据合金成分进行调整，通过添加预合金粉末可以用来调整合金熔体温度；3、反应体系中各反应的平均负焓值需大于320KJ/mol，为了达到这一目的，必须调整氧化物的数量(如增加高负焓反应物摩尔数、降低负焓值反应物摩尔数)，预合金粉末可以很好的补充补偿上述为了调整平均反应焓所导致的合金成分不足的情况，使合金达到高熵合金的成分要求。预合金粉末的加入量不能太多，否则会导致高熵合金熔体的温度过低，不利于后续喷射涂覆，预合金粉末的加入量可以通过放热吸热的热平衡方程进行计算得到。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述铝粉为活性在98％以上的活性铝粉，所述主元元素的氧化物为四氧化三铁、三氧化二铁、三氧化二铬、三氧化二钴、二氧化锰、五氧化二钒等高熵合金所需元素氧化物，所述主元元素的单质为铁、铬、钴、锰、钒等，所述预合金粉末为至少两个主元元素组成的合金粉末，所述主元元素的特征为其金属活性位于铝元素之后，所述主元元素与铝粉的配比按高熵合金的要求进行配比。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述铝热剂中还添加有反应助剂，所述反应助剂为KClO3、K2CrO7和KMnO4中的一种或几种。加入反应助剂的目的在于为反应体系提供更多的反应热，用于补充铝热反应热量可能不足的情况。反应助剂的加入量应在保证反应能够顺利进行的基础上尽量少加。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，将所述铝热剂置于铝热反应器之前，先将所述铝热反应器预热至500～720℃。首先将铝热反应器预热可以提高整个反应体系的温度，增加反应体系的热量值。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述步骤(2)中，搅拌时采用电磁搅拌装置，所述搅拌是与铝热反应同步进行，且控制所述电磁搅拌装置的内壁与铝热反应器的外壁间距为0.25～0.50mm，电磁搅拌装置的频率为5～25Hz，电流为180～350A，铝热反应结束后持续搅拌5～30s。电磁搅拌装置可对熔体进行搅拌，通过控制关键的搅拌相关参数，可得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中静置的时间为0～10s，温度为1800～2010℃。上述制备方法中，静置时间需要得到精确控制，静置0～10s可保证氧化铝熔渣大部分上浮，以得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体，静置时间太短，底层氧化铝熔渣太多，静置时间太长，氧化铝熔渣会充分上浮，得到连续梯度分布复合熔体。熔体温度必须在1800～2010℃之间，该温度在氧化铝的熔点2054℃以下要足够的高，在2054℃以下是为了使三氧化二铝从熔体中沉淀出成为固体颗粒上浮，要足够的高是为了熔体在雾化后液滴仍有较高的温度，既能与待涂覆基体达到冶金结合，又能具有很好的流动性。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中，所述喷射涂覆前先将所述待涂覆基体表面预热至400～800℃，且控制被预热的表面厚度为0.2～0.5mm。上述预热方法可以采用高频感觉加热装置且于加热待涂覆基体表面，预热待涂覆基体表面且控制被预热表面的厚度其目的在于提高待涂覆基体表面温度，保证雾化液滴对待涂覆基体的重熔而实现冶金结合，同时只预热待涂覆基体表面，可避免待涂覆基体整体加热后高温退火而恶化组织或性能。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法中，优选的，所述步骤(3)中喷射涂覆时，雾化气体的气压为0.5～1.0Mpa，雾化角度为0°～30°，所述待涂覆基体的移动速率为5～30mm/s，所述喷射涂覆装置的喷嘴(如导液管)与待涂覆基体表面的高度为50～200mm，喷嘴内径(如导液管下端内径)为4～8mm。喷射涂覆时，涂层是喷射沉积产生的，因此涂层厚度也就是喷射沉积过程中沉积层的厚度。单道次沉积层的厚度控制在5～8mm主要依赖于单位时间、单位面积上喷射到基体的能够沉积下来熔体质量。单位时间喷射到待涂覆基体的熔体质量决定于导液管的直径，也部分决定于金属熔体的流动性(熔体的温度和成分)。单位面积上喷射到基体的熔体质量决定于雾化锥的面积，即雾化角度和雾化高度。“能够沉积下来熔体质量”决定于雾化效果和雾化高度，雾化过于充分或雾化高度过高，液滴冷却快就变成了固体颗粒会被溅射出，沉积不下来，理想的雾化效果是雾化成半固态“液滴”，既保证了不会流动又可以沉积下来，而雾化效果决定于雾化气压、雾化气体流量、雾化气体温度等参数，只有将各参数控制在上述限定范围内才有可能实现高熵合金熔体的沉积。
上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法基于以下原理：利用金属氧化物粉末与活性铝粉在一定条件下发生还原反应获得单质金属混合物，同时利用铝热反应释放的大量热能(还可以通过预热铝热反应器时给反应体系提供的热量和反应助剂提供热量)快速升温，将上述铝热还原所得生成物中的金属混合物熔融，再利用熔体在铝热放热反应时的充分翻滚(或通过电磁装置的搅拌作用)与静置时间相结合，使反应生成物之一氧化铝熔渣大部分上浮，从而得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体，经导液管流出后，通过氮气雾化成复合熔体熔滴喷射涂覆于待涂覆基体表面，实现与待涂覆基体的冶金结合，获得含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料。
为了得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体，可减小铝热剂中单质或预合金粉末的数量，降低铝热反应器的预热温度，减小电磁搅拌时间与静置时间，上述各因素要相互结合以保证氧化铝熔渣含量较多，且不充分上浮以得到连续梯度分布复合熔体。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种用于制备上述含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的铝热反应器-喷射涂覆装置，包括铝热反应器以及设于所述铝热反应器底部，与所述铝热反应器连通的雾化喷射装置，所述铝热反应器与雾化喷射装置之间设有用于控制所述铝热反应器中的熔体延时进入所述雾化喷射装置中的棒塞，所述铝热反应器的外壁随铝热反应器的需求不同可拆卸的设有预热装置或电磁搅拌装置；
其中，随铝热反应器的需求不同可拆卸的设有预热装置或电磁搅拌装置是指：所述铝热反应器需要预热时，所述铝热反应器的外壁装设预热装置，所述铝热反应器需要搅拌时，所述铝热反应器的外壁装设电磁搅拌装置。
上述铝热反应器-喷射涂覆装置中，可在铝热反应器外壁上端设置除尘器，以除去加入的反应助剂产生的K2O、KCl等。
上述铝热反应器-喷射涂覆装置中，铝热反应器可为陶瓷坩埚或其他耐热且不影响高熵合金成分的装置。棒塞插设于导液管的上端，主要起延时作用，用于控制合金熔体静置分层的时间，其材质可以陶瓷棒或其他可耐高温的材质。
上述铝热反应器-喷射涂覆装置中，优选的，所述雾化喷射装置包括导液管以及用于将所述导液管中的合金熔体雾化的雾化器，所述导液管与所述铝热反应器的底部连通，所述雾化器与所述导液管连接。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明打破常规制备高熵合金涂层的方法，采用铝热反应制备得到含高熵合金涂层复合材料，省去了常规涂层制备中首先合成高熵合金粉末的步骤，利用简单的步骤即可制备含高熵合金层的复合材料，整个工艺过程设计构思巧妙，制备过程中能耗低、步骤简单、易于操作。
2、本发明将铝热反应后得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体涂覆于待涂覆基体表面，利用一步铝热反应即可制备得到含连续梯度涂层的复合材料，整个工艺过程设计构思巧妙，操作简便，无需增加额外的装置即可实现多涂层材料的制备。
3、本发明中所用到的喷射涂覆装置的结构简单、操作方便、适用范围广，可大大降低制备含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的生产成本，可广泛应用于含合金涂层的制备过程。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明喷射涂覆装置的结构示意图(预热时)。
图2为本发明喷射涂覆装置的另一种结构示意图(搅拌时)。
图3为本发明实施例的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的组织照片(左图为宏观照片，右图为左图对应区域的金相照片)。
图4为本发明实施例的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料顶层的宏观照片。
图例说明：
1、棒塞；2、防护罩；3、预热装置；4、铝热反应器；5、导液管；6、雾化器；7、雾化锥；8、复合涂层；9、待涂覆基体；10、沉积室；11、高频感应加热器；12、挡板；13、高熵合金熔体；14、氧化铝熔渣；15、测温窗口；16、红外感应测温仪；17、电磁搅拌装置；20、除尘器。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层由铝热反应一步涂覆于基体表面，其制备方法，包括以下步骤：
(1)准备实验装置：准备如图1和图2所示的装置，包括铝热反应器4、棒塞1、导液管5与雾化器6；铝热反应器4的内径为12mm，上部设有防护罩2，棒塞1插入导液管5上方坡口中，导液管5下端内径(即液流直径)为5mm，将预热装置3套在铝热反应器4周围，并将铝热反应器4预热至650℃，将待涂敷基体9放置于沉积室10中，且位于导液管5的下方并保持待涂覆基体9表面与导液管5下方的高度(即雾化高度)为150mm，铝热反应器4上方设置测温窗口15并采用红外感应测温仪16进行测温，开启高频感应加热器11对待涂覆基体表面加热至700℃，控制被加热表面的厚度小于0.5mm；
(2)将高熵合金主元元素的氧化物、铝粉及助剂KClO3和/或KMnO4在V-20混料机中混料15min获得铝热剂，并放入铝热反应器4(如陶瓷坩埚)中，铝热剂保持自由堆放；其中，所用到的主元元素及含量如下表1所示，助剂KClO3和/或KMnO4加入量铝热剂总量的2％(考虑到助剂的加入可能会产生气体，故在铝热反应器4的外壁上端设置除尘器3)；
(3)将铝热剂用高温火柴点燃激发铝热反应得到合金熔体，同时将预热装置3移除，换上电磁搅拌装置17对熔体实行搅拌排渣，铝热反应结束后持续搅拌8s后待合金熔体翻滚流动分层后得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体，其体积分数至下而上在0％到50％之间变化(其中，最底层主要为高熵合金熔体13，最上层主要为氧化铝熔渣14)；
(4)关闭电磁搅拌装置17的电源，合金熔体不经过静置过程，拔出棒塞1，连续梯度分布复合熔体经导液管5自动流出，开启雾化氮气，保持雾化氮气的气压为0.5MPa，雾化角度为5°，同时移动待涂覆基体9，保持移动速率为7mm/s，通过雾化器6的氮气雾化形成雾化锥7并自动涂覆于待涂覆基体9表面，使待涂覆基体9表面形成一层8mm的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层8的复合材料。
本实施例中发生的反应方程式包括但不限于下列反应：
表1：高熵合金原料成分及含量
成分 Fe3O4 Cr2O3 MnO2 NiO2 98％以上的活性铝
含量/g 290 285 326 341 461
本实施例中，含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的组织照片如图3所示。图中，黑色的部分为三氧化二铝，可以看出，涂层底部的三氧化二铝很少，几乎没有，随着离涂层顶部距离的缩短，三氧化二铝的含量越来越高，实现三氧化二铝连续梯度分布。本实施例中，涂层底部三氧化二铝的含量为2％左右，涂层顶部的三氧化二铝的含量为40％左右，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层与待涂覆基体9基体表面冶金结合情况良好，结合强度415MPa，表层陶瓷颗粒增强高熵合金硬度为58HRC。采用球盘式摩擦磨损试验机，对表层摩擦磨损性能进行测试，在一定条件下，磨损量为基体(45钢)的12％。
实施例2：
一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层由铝热反应一步涂覆于基体表面，其制备方法，包括以下步骤：
(1)准备实验装置：准备如图1和图2所示的装置，包括铝热反应器4、棒塞1、导液管5与雾化器6；铝热反应器4的内径为12mm，上部设有防护罩2，棒塞1插入导液管5上方坡口中，导液管5下端内径(即液流直径)为5mm，将预热装置3套在铝热反应器4周围，并将铝热反应器4预热至650℃，将待涂敷基体9放置于沉积室10中，且位于导液管5的下方并保持待涂覆基体9表面与导液管5下方的高度(即雾化高度)为160mm，铝热反应器4上方设置测温窗口15并采用红外感应测温仪16进行测温，开启高频感应加热器11对待涂覆基体表面加热至700℃，控制被加热表面的厚度小于0.5mm；
(2)将高熵合金主元元素的氧化物、铝粉及助剂KClO3和/或KMnO4在V-20混料机中混料15min获得铝热剂，并放入铝热反应器4(如陶瓷坩埚)中，铝热剂保持自由堆放；其中，所用到的主元元素及含量如下表2所示，助剂KClO3和/或KMnO4加入量铝热剂总量的3％(考虑到助剂的加入可能会产生气体，故在铝热反应器4的外壁上端设置除尘器3)，本实施例中，考虑到Co3O4的铝热反应放热量大，为平衡温度达到所要求的喷射温度，特加入预合金Fe-50Ni粉末；
(3)将铝热剂用高温火柴点燃激发铝热反应得到合金熔体，同时将预热装置3移除，换上电磁搅拌装置17对熔体实行搅拌排渣，反应结束后持续搅拌10s后待合金熔体翻滚流动分层后得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体，其体积分数至下而上在0％到50％之间变化(其中，最底层主要为高熵合金熔体13，最上层主要为氧化铝熔渣14)；
(4)关闭电磁搅拌装置17的电源，合金熔体不经过静置过程，拔出棒塞1，连续梯度分布复合熔体经导液管5自动流出，开启雾化氮气，保持雾化氮气的气压为0.5MPa，雾化角度为5°，同时移动待涂覆基体9，保持移动速率为6mm/s，通过雾化器6的氮气雾化形成雾化锥7并自动涂覆于待涂覆基体9表面，使待涂覆基体9表面形成一层10mm的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层8的复合材料。
本实施例中发生的反应方程式包括但不限于下列反应：
表2：高熵合金原料成分及含量
成分 Fe2O3 Cr2O3 Co3O4 MnO2 NiO2 Fe-50Ni 98％以上的活性铝
含量/g 285 410 428 460 330 200 795
本实施例中，涂层底部三氧化二铝的含量为2％左右，涂层顶部的三氧化二铝的含量为30％左右。本实施例中，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层与待涂覆基体9基体表面冶金结合情况良好，结合强度420MPa，表层陶瓷颗粒增强高熵合金硬度为60HRC。在3.5％NaCl溶液中进行电化学腐蚀实验，在腐蚀电流密度为2.2μA/cm2，相对基体42.8μA/cm2时，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层耐腐蚀性能大幅度提高。本实施例中，含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的顶层宏观照片如图4所示，由图可知，该复合材料的涂层厚度均匀。
实施例3：
一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层由铝热反应一步涂覆于基体表面，其制备方法与实施例1相比不同之处在于将原料中的Fe2O3替换为铁单质，并相应改变其用量。本实施例中最终得到含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层8(厚度为8mm)的复合材料。

Claims (10)

1.一种含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，其特征在于，包括基体与高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的厚度为5～10mm，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中含有高熵合金与氧化铝，且所述氧化铝在所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中的体积分数由底层到顶层呈连续梯度变化。
2.根据权利要求1所述的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料，其特征在于，所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层由铝热反应一步涂覆于所述基体表面，且所述氧化铝在所述高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层中的体积分数为0～50％。
3.一种根据权利要求1或2所述的含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将高熵合金主元元素的氧化物或单质与铝粉混合获得铝热剂，其中，所述主元元素的氧化物或单质中至少包含一种主元元素的氧化物；
(2)将步骤(1)中的铝热剂置于铝热反应器中，点燃铝热剂激发铝热反应得到合金熔体，搅拌翻滚流动分层、静置后得到至下而上氧化铝陶瓷颗粒浓度逐渐增加的连续梯度分布复合熔体；
(3)将步骤(2)中的得到的连续梯度分布复合熔体经喷射涂覆装置雾化成高熵合金与陶瓷颗粒的混合熔滴，并连续喷射涂覆于一待涂覆基体表面得到含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述铝热剂中还添加有预合金粉末与反应助剂，所述预合金粉末为至少两个主元元素组成的合金粉末，所述反应助剂为KClO3、K2CrO7和KMnO4中的一种或几种，所述预合金粉末与主元元素单质的加入总量占所述铝热剂质量的10～30％。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中，将所述铝热剂置于铝热反应器之前，先将所述铝热反应器预热至500～720℃；搅拌时采用电磁搅拌装置，且控制所述电磁搅拌装置的内壁与铝热反应器的外壁间距为0.25～0.50mm，电磁搅拌装置的频率为5～25Hz，电流为180～350A，铝热反应结束后持续搅拌5～30s。
6.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中静置的时间为0～10s，温度为1800～2010℃。
7.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述喷射涂覆前先将所述待涂覆基体表面预热至400～800℃，且控制被预热的表面厚度为0.2～0.5mm。
8.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中喷射涂覆时，雾化气体的气压为0.5～1.0Mpa，雾化角度为0°～30°，所述待涂覆基体的移动速率为5～30mm/s，所述喷射涂覆装置的喷嘴与待涂覆基体表面的高度为50～200mm，喷嘴内径为5～8mm。
9.一种用于制备含高熵合金/陶瓷连续梯度复合涂层的复合材料的铝热反应器-喷射涂覆装置，其特征在于，包括铝热反应器(4)以及设于所述铝热反应器(4)底部，与所述铝热反应器(4)连通的雾化喷射装置，所述铝热反应器(4)与雾化喷射装置之间设有用于控制所述铝热反应器(4)中的熔体延时进入所述雾化喷射装置中的棒塞(1)，所述铝热反应器(4)的外壁随铝热反应器(4)的需求不同可拆卸的设有预热装置(3)或电磁搅拌装置(17)；
其中，随铝热反应器(4)的需求不同可拆卸的设有预热装置(3)或电磁搅拌装置(17)是指：所述铝热反应器(4)需要预热时，所述铝热反应器(4)的外壁装设预热装置(3)，所述铝热反应器(4)需要搅拌时，所述铝热反应器(4)的外壁装设电磁搅拌装置。
10.根据权利要求9所述的铝热反应器-喷射涂覆装置，其特征在于，所述雾化喷射装置包括导液管(5)以及用于将所述导液管(5)中的合金熔体雾化的雾化器(6)，所述导液管(5)与所述铝热反应器(4)的底部连通，所述雾化器(6)与所述导液管(5)连接。
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