CN115976473A - 锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请的实施例提供一种锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层及其制备方法，属于金属表面改性技术领域，其中锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层包括：锆基材和形成在锆基材表面的AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中AlCrNbSiTi高熵合金涂层中各元素质量比分布包括：Al为10％‑34％；Cr为11％‑48％；Nb为10％‑22％；Si为9％‑22％；Ti为20％‑34％。本申请的实施例还提供一种制备锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的方法。

Description

锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层及其制备方法

技术领域

本申请属于金属表面改性技术领域，具体涉及一种锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层及其制备方法，更具体地涉及一种适用于核反应堆芯燃料包壳的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层。

背景技术

国际上相继提出了涂层锆合金、先进不锈钢、碳化硅复合材料等三大耐事故包壳材料，其中在涂层锆合金材料方面，在锆合金包壳表面制备高质量的高熵合金涂层就是方向之一。

多组元的高熵合金及多组元高熵合金涂层是在成分设计上突破传统合金设计理念，采用多主元设计，具有热力学的高熵效应、结构的晶格畸变效应、动力学的迟滞扩散效应和鸡尾酒效应等四大效应，展现出一定的抗腐蚀、抗辐照和力学性能，与当前迫切需要提高反应堆内核心构件性能的诉求相一致，有望成为新一代压水堆、钠冷快堆、铅铋堆、聚变堆、空间堆等堆型的核心构件的备选材料。然而现有的锆基高熵合金涂层也存在着与锆基材结合力不够、抗辐照、抗辐射能力不强和较低的中子经济性，以及不适应于堆内燃料包壳的应用等问题。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本申请以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层及其制备方法。

根据本申请实施例的第一个方面，提供一种锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，包括：锆基材和形成在锆基材表面的AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中，AlCrNbSiTi高熵合金涂层中各元素质量比分布包括：Al为10％-34％；Cr为11％-48％；Nb为10％-22％；Si为9％-22％；Ti为20％-34％。

根据本申请实施例的第二个方面，提供一种制备锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的方法，包括：步骤一：对锆基材进行前处理；步骤二：将前处理后的锆基材在Ar气氛下进行离子刻蚀处理；步骤三：待完成离子刻蚀处理后，在Ar气氛下，利用预制的AlCrNbSiTi合金靶材在刻蚀后的锆基材表面上进行溅射沉积，经冷却后得到AlCrNbSiTi高熵合金涂层。

本申请实施例提供的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层能够用作核反应燃料包壳材料，当核反应堆发生冷却水事故时，锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层中致密的Al₂O₃和Cr₂O₃氧化物薄膜能够有效防止氧向锆基材的迁移扩散，在水腐蚀环境中能够为锆基材提供有效的保护；同时涂层中的Nb、Si具有较强的抗高温能力，可以短期应对事故发生，以便为工作人员更换材料提供时间，降低事故造成的损失；Si也能够形成致密的氧化层，且具有一定能的力学性能，能够应对反应堆内的高压。另外，本申请实施例提供的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的厚度为5-20μm，其表面致密厚度均匀，具有较高的中子经济性。

本申请实施例提供的制备锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的方法，通过采用电弧离子镀技术，在前处理后的锆基材上进行刻蚀、溅射沉积，得到分布均匀、涂层结合力度较高、孔隙率较低且具有良好的抗水腐蚀、抗辐照、抗高温蒸汽氧化和较高的强度等性能的非晶态高熵合金涂层。

附图说明

图1为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的透射电镜图；

图2为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的扫描电镜图；

图3为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过高温电化学实验后的极化曲线；

图4a为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的截面透射电镜图；

图4b为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过1dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图；

图4c为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过5dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图；

图4d为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过20dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图；

图5为根据本申请一个实施例中锆基Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀高熵合金涂层经过高温水腐蚀后涂层表面的氧化膜的截面透射电镜图；

图6a为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层压痕测试的载荷位移曲线图；

图6b为根据本申请一个实施例中锆合金压痕测试的载荷位移曲线图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一个实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本申请的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。若全文中涉及“第一”、“第二”等描述，则该“第一”、“第二”等描述仅用于区别类似的对象，而不能理解为指示或暗示其相对重要性、先后次序或者隐含指明所指示的技术特征的数量，应该理解为“第一”、“第二”等描述的数据在适当情况下可以互换。若全文中出现“和/或”，其含义为包括三个并列方案，以“A和/或B”为例，包括A方案，或B方案，或A和B同时满足的方案。

本申请的实施例首先提供一种锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，包括锆基材和形成在锆基材表面的AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中，锆基材包括Zr-4、Zirol、M5锆合金中任意一种；AlCrNbSiTi高熵合金涂层中各元素质量比分布包括：Al为10％-34％；Cr为11％-48％；Nb为10％-22％；Si为9％-22％；Ti为20％-34％。

在本申请的实施例中，锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层能够用作核反应燃料包壳材料，当核反应堆发生冷却水事故时，锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层中致密的Al₂O₃和Cr₂O₃氧化物薄膜能够防止氧向锆基材的迁移扩散，在水腐蚀环境中能够为锆基材提供有效的保护；同时涂层中的Nb、Si具有较强的抗高温能力，可以短期应对事故发生，以便为工作人员提供更换的时间，降低事故造成的损失；Si能够形成致密的氧化层，具有一定的力学性能，能够应对反应堆内的高压。另外，本申请实施例提供的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的厚度为5-20μm，其表面致密、厚度均匀，具有较高的中子经济性。

根据本申请的实施例，AlCrNbSiTi高熵合金涂层包括非晶态结构，其中，非晶态结构中混有少量的纳米晶颗粒，且均匀分布。由此，本申请实施例中提供的AlCrNbSiTi高熵合金涂层在面对辐照时，利用涂层内部的非晶态结构能够在遭受辐照粒子轰击之后，依旧正常使用，使其具有良好的抵抗辐照的能力。

根据本申请的实施例，AlCrNbSiTi高熵合金涂层的厚度为5-20μm。

作为本申请实施例第二个方面，还提供了一种制备锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的方法，其中，包括：步骤一：对锆基材进行前处理；步骤二：将前处理后的锆基材在Ar气氛下进行离子刻蚀处理；步骤三：待完成离子刻蚀处理后，在Ar气氛下，利用预制的AlCrNbSiTi合金靶材在刻蚀后的锆基材表面上进行沉积溅射，经冷却后得到AlCrNbSiTi高熵合金涂层。

进一步地，在步骤一中，对锆基材进行前处理包括：对锆基材进行打磨处理后，分别用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，干燥后装入至电弧离子镀装置的真空室的操作台上待用。本领域技术人员可以理解为，先将锆基材样品加工成一定尺寸的薄片，然后先利用较小目砂纸进行粗糙打磨，然后再用目数较高砂纸进行细磨，去除锆基材表面的氧化膜。然后将打磨后的锆基材放入到超声清洗仪中，依次用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，去除锆基材表面的油污等杂质，待干燥后将处理后的锆基材放入到电弧离子镀装置的操作台上备用。

进一步地，在步骤二中，对前处理后的锆基材进行离子刻蚀处理的操作包括：将电弧离子镀装置的真空室温加热至300-350℃，待真空度小于6×10^-4Pa后开始进行离子刻蚀，其中离子刻蚀的参数包括：

将Ti靶材的电流设定为50-200A，Ar压力为0.1-1pa，偏压为-50～-200V，占空比为60％-80％，刻蚀时间为10-30min；其中，电流为直流。

例如：将电弧离子镀装置的真空室温加热至300℃，待真空室内的真空度达到6×10^-4Pa后，开始进行刻蚀和溅射沉积。其中，采用电弧离子镀装置进行离子刻蚀时，先将Ti靶材接入直流电弧源，用于锆基材的刻蚀清洗，以进一步清洁基体表面，并在锆基材表面形成一定粗糙度，以增强后续溅射沉积的AlCrNbSiTi高熵合金涂层与锆基材之间的结合力。在刻蚀过程中，通过旋转转架将锆基材固定在Ti靶材的对面，然后将Ti靶材的电流设定为50-200A，其中，电流可以为50A、100A、200A等；Ar压力为0.1-1pa，可以为0.4pa、0.5pa等；偏压为-50～-200V，可以为-150V等；占空比为60％-80％，其中，占空比可以为70％等；刻蚀时间为10-30min，以实现对锆基材的进一步处理。

进一步地，在步骤三中，在刻蚀完成后，在刻蚀后的锆基材表面溅射沉积AlCrNbSiTi高熵合金涂层。本领域技术人员可以理解为，在刻蚀完成后，将锆基材表面旋转到预制的AlCrNbSiTi合金靶材对面，并将预制的AlCrNbSiTi合金靶材接入射频磁控电源，然后对靶材溅射沉积过程的参数进行设定，例如将溅射沉积功率设定为300-650W，其中，溅射沉积功率可以为400W、500W等；Ar压力为0.1-1pa，可以为0.5pa等；偏压为-50～-200V，可以为-150V、-200V等；占空比为60％-80％，可以为70％等。

预制的AlCrNbSiTi合金靶材是通过如下步骤得到：将纯度高于99.9％的Al、Cr、Nb、Si、Ti原料粉末经过熔炼，得到AlCrNbSiTi合金靶材；其中，Al、Cr、Nb、Si、Ti原料粉末的质量比分布为：Al：10％-34％；Cr：11％-46％；Nb：11％-22％；Si：11％-22％；Ti：22％-34％。通过将高纯度的Al、Cr、Nb、Si、Ti原料粉末经过熔炼的方式进行融合，得到各元素分布均匀的合金靶材，有利于AlCrNbSiTi高熵合金涂层中各元素在锆基材上均匀分布，同时简化溅射沉积的工艺操作，缩短沉积时间。

然后，利用预制的AlCrNbSiTi合金靶材在刻蚀后的锆基材表面进行溅射沉积，通过控制AlCrNbSiTi高熵合金涂层的沉积速率可以获得不同厚度AlCrNbSiTi高熵合金涂层，待沉积完后，样品随电弧离子镀装置冷却至室温取出。例如将AlCrNbSiTi高熵合金涂层的沉积速率为5-10μm/h，通过对沉积速率的调控，有利于获得品质较高的AlCrNbSiTi高熵合金涂层。另外，因AlCrNbSiTi合金靶材在溅射沉积过程中，不同元素从合金靶材表面逸出的速度不同，而使合金靶材中不同元素溅射沉积的程度不同，如采用Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂的合金靶材能够制备出组成为Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂的高熵合金涂层。

在本申请的实施例中，采用电弧离子镀技术在前处理后的锆基材上进行刻蚀、溅射沉积，得到分布均匀、涂层结合力度较高、孔隙率较低的非晶态高熵合金涂层。与现有的锆基合金相比，其具有良好的抗水腐蚀、抗辐照、抗高温蒸汽氧化和较高的力学强度等性能的非晶态AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其能够作为应对反应堆失水事故的耐事故材料。此外，该锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层除了能够应用于反应堆环境外，在其他对耐腐蚀、抗辐照方面有要求的领域同样有较好的应用前景。

实施例1

将国产Zirlo合金片状样品加工为20mm×20mm的薄片，然后通过2000目砂纸打磨去表面氧化膜，利用超声清洗仪将所有锆基材分别在丙酮和酒精中清洗15分钟，去除表面的油污等杂质，待干燥后装入电弧离子镀装置的真空腔室内样品架上，其中电弧离子镀装置为Nano100电弧-磁控纳米复合涂层镀膜机。

随后对真空腔体进行抽真空和加热，当真空室温度加热至300℃，真空度达到6×10^-4Pa后，开始镀制涂层。在刻蚀和沉积时先后使用Ti靶和Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂合金靶材对前处理后的锆基材进行处理，其中Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂合金靶材中各元素质量比分布：Al为34％、Cr为22％、Nb为11％、Si为11％、Ti为22％。

在刻蚀的过程中，将Ti靶材接入直流电弧电源，用于离子刻蚀清洗，进一步清洁基体表面，以增强涂层与锆基材的结合力。在刻蚀过程中，通过旋转转架将锆基材固定在Ti靶材对面，靶材电流设定为100A，Ar为0.5Pa，偏压为-150V，占空比70％，刻蚀时间为30min。待刻蚀结束后，将锆基材旋转至Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材对面，Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材接射频磁控电源，并将Al₃₄Cr₂₂Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材的功率设定为600W，以及通入0.5Pa Ar，将偏压设置为-50V，占空比为70％，沉积时间为60min，沉积速率为10μm/h，制得组分为Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂的高熵合金涂层。待沉积完成后，样品随炉冷却至室温取出。

图1为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的透射电镜图。

如图1所示，采用实施例1中的方法制得的锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的物相主要为非晶态，即图1中A部区域；同时还存在少部分排列有序的晶态结构，即图1中B部区域。

图2为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的扫描电镜图。

如图2所示，采用此方法制得的锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层表面较为光滑且致密，在冷却水事故发生时能够有效阻止氧气向锆基材的扩散转移。

在本申请的实施例中，还对所获得的锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层进行电化学抗水腐蚀测试，具体表现为：采用高温高压电化学装置在高温高压、含3.5ppm Li水环境下进行电化学测试，所获得的试验结果如图3所示，其中水温为350℃，18.6MPa高压。

图3为根据本申请一个实施例中锆基Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过高温电化学实验后的极化曲线。

如图3所示，实验结果发现试样gs-1(Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层样品)的钝化性能明显优于z-1(Zirlo锆合金)，其腐蚀电流更小，这说明高熵合金涂层能够有效减小材料的腐蚀速率，从而起到对锆基体的保护作用，提高了包壳材料的整体耐腐蚀性能。

进一步地，本申请的实施例中还对获得的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层(实施例1)进行抗辐照测试，具体表现为：利用2×1.7MV串列加速器，获得能量为2.5MeV的硅离子(Si²⁺)，在辐照强度为1dpa、5dpa、20dpa，辐照温度为350℃。然后，对获得的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层进行360℃，30天的高压腐蚀实验。

图4a为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层的截面透射电镜图；图4b为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过1dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图；图4c为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过5dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图；图4d为根据本申请一个实施例中Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层经过20dpa辐照后再高温高压水腐蚀30天后涂层表面氧化层的截面透射电镜图。

如图4a-图4d所示，本申请提供的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层在1、5、20dpa的辐照下腐蚀层厚度为纳米量级，而锆合金约为1-2个微米，说明本申请中的高熵合金涂层辐照后仍然具有良好的抗腐蚀性能。

实施例2

将国产Zirlo合金片状样品加工为20mm×20mm的薄片，然后通过2000目砂纸打磨去表面氧化膜，利用超声清洗仪将所有锆基材分别在丙酮和酒精中清洗15分钟，去除表面的油污等杂质，待干燥后装入电弧离子镀装置的真空腔室内样品架上，其中电弧离子镀装置为Nano100电弧-磁控纳米复合涂层镀膜机。

随后对真空腔体进行抽真空和加热，当真空室温度加热至300℃，真空度达到6×10^-4Pa后，开始镀制涂层。在刻蚀和沉积时先后使用Ti靶和Al₁₀Cr₄₆Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂合金靶材对前处理后的锆基材进行处理，其中Al₁₀Cr₄₆Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂合金靶材中各元素质量比分布：Al为10％、Cr为46％、Nb为11％、Si为11％、Ti为22％。

在刻蚀的过程中，将Ti靶材接入直流电弧电源，用于离子刻蚀清洗，进一步清洁基体表面，以增强涂层与锆基材的结合力。在刻蚀过程中，通过旋转转架将锆基材固定在Ti靶材对面，靶材电流设定为100A，Ar为0.5Pa，偏压为-150V，占空比70％，刻蚀时间为30min。待刻蚀结束后，将锆基材旋转至Al₁₀Cr₄₆Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材对面，Al₁₀Cr₄₆Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材接射频磁控电源，并将Al₁₀Cr₄₆Nb₁₁Si₁₁Ti₂₂靶材的功率设定为620W，以及通入0.5Pa Ar，将偏压设置为-50V，占空比为70％，沉积时间为60min，沉积速率为10μm/h，制得组分为Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀的高熵合金涂层。待沉积完成后，样品随炉冷却至室温取出。

进一步地，本申请实施例中对实施例2中的Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀高熵合金涂层进行电化学水腐蚀测试，测试参数具体表现为：采用高温高压电化学装置在水环境为360℃，压力18.6MPa、含650ppm B和3.5ppm Li的情况下进行电化学测试，所获得的试验结果如图5所示。

在本申请的实施例中，还对所获得的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层(实施例1)和Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀的高熵合金涂层(实施例2)通过奥地利安东帕公司生产的STeP500_NHT3_MCT3型纳米压痕仪进行测量，具体测试结果如表1所示。

表1.不同涂层和锆合金的载荷

由表1可知，本申请实施例1和实施例2中的高熵合金涂层具有较高的强度。由图6a-图6b可知，Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层表面硬度(图6a)明显高于锆合金(图6b)，高熵合金涂层的平均硬度为11.7GPa是锆合金的1.8倍，说明Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层具有较强的硬度，可以抵抗一定的高压。

在本申请的实施例中，还对获得的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层(实施例1)和Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀高熵合金涂层(实施例2)分别进行高温水蒸气氧化处理，其中，高温氧化温度为1200℃，氧化时间为500-1000s。待完成高温水蒸气氧化后，并测试Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层和Al₁₀Cr₄₈Nb₁₀Si₁₂Ti₂₀高熵合金涂层表面的氧化膜厚度，具体测试结果如表2所示。

表2.高温水蒸气氧化处理后涂层表面氧化膜厚度

由表2可知，与锆合金基材相比，本申请提供的Al₃₄Cr₂₃Nb₁₂Si₉Ti₂₂高熵合金涂层具有较强的抗高温水蒸气氧化的能力。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。

Claims (10)

1.一种锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，包括锆基材和形成在所述锆基材表面的AlCrNbSiTi高熵合金涂层，

其中，所述AlCrNbSiTi高熵合金涂层中各元素质量比分布包括：

Al为10％-34％；

Cr为11％-48％；

Nb为10％-22％；

Si为9％-22％；

Ti为20％-34％。

2.根据权利要求1所述的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中，所述AlCrNbSiTi高熵合金涂层包括非晶态结构。

3.根据权利要求1所述的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中，所述AlCrNbSiTi高熵合金涂层的厚度为5-20μm。

4.根据权利要求1所述的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层，其中，所述锆基材包括以下任意一种：

Zr-4、Zirol、M5锆合金。

5.一种制备如权利要求1-4中任一项所述的锆基AlCrNbSiTi高熵合金涂层的方法，其中，包括：

步骤一：对锆基材进行前处理；

步骤二：将前处理后的所述锆基材在Ar气氛下进行离子刻蚀处理；

步骤三：待完成所述离子刻蚀处理后，在Ar气氛下，利用预制的AlCrNbSiTi合金靶材在刻蚀后的锆基材表面上进行溅射沉积，经冷却后得到AlCrNbSiTi高熵合金涂层。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，对所述锆基材进行前处理包括：

对所述锆基材打磨处理后，分别用丙酮、酒精、去离子水进行超声清洗，干燥后装入至电弧离子镀装置的真空室的操作台上待用。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，对前处理后的所述锆基材进行离子刻蚀处理的操作包括：

将所述电弧离子镀装置的真空室温加热至300-350℃，待真空度小于6×10^-4Pa后开始进行离子刻蚀，其中所述离子刻蚀的参数包括：

将Ti靶材的电流设定为50-200A，Ar压力为0.1-1pa，偏压为-50～-200V，占空比为60％-80％，刻蚀时间为10-30min；

其中，所述电流为直流。

8.根据权利要求5所述的方法，其中，所述预制的AlCrNbSiTi合金靶材是通过如下步骤得到：

将纯度高于99.9％的Al、Cr、Nb、Si、Ti原料粉末经过熔炼，得到AlCrNbSiTi合金靶材；

其中，所述Al、Cr、Nb、Si、Ti原料粉末的质量比分布为：

Al：10％-34％；

Cr：11％-46％；

Nb：11％-22％；

Si：11％-22％；

Ti：22％-34％。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在刻蚀后的锆基材表面上沉积AlCrNbSiTi高熵合金涂层的参数包括：

在沉积过程中，采用射频磁控电源将预制AlCrNbSiTi合金靶材的功率设定为300-650W，Ar压力为0.1-1pa，偏压为-50～-200V，占空比为60％-80％。

10.根据权利要求9所述的方法，其中，沉积AlCrNbSiTi高熵合金涂层的参数还包括：

将所述AlCrNbSiTi高熵合金涂层的沉积速率设定为5-10μm/h。

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