憑借高熔點、優異的高溫力學性能和良好的化學穩定性，鉬（Mo）及其合金常被作為火箭、飛船、高速飛行器等裝備關鍵部件的高溫結構候選材料之一，其應用前景十分廣闊。然而，弱的抗氧化性能嚴重制約其在高溫有氧環境中的應用。
湖南科技大學材料科學與工程學院、高溫耐磨材料及制備技術湖南省國防科技重點實驗室教授顏建輝課題組以WMoNbVTa高熵合金層作為擴散阻擋層，通過兩步放電等離子燒結方法在Mo基體上制備了新型雙層WMoNbVTa/MoSi2涂層，比較研究了該體系在1200℃至1500℃高溫有氧環境中的界面擴散行為。研究結果發現，與單層MoSi2涂層相比，雙層WMoNbVTa/MoSi2涂層中MoSi2的結構退化非常緩慢。難熔WMoNbVTa合金作為擴散阻擋層，有效抑制了Mo基體與MoSi2涂層之間的界面元素擴散，延長了MoSi2陶瓷涂層的使用壽命。
從目前的研究和應用現狀來看，增強高溫抗氧化性能最有效的策略是在Mo及其合金上涂覆MoSi2陶瓷層。然而，在高溫服役時，MoSi2涂層/Mo及其合金界面元素互擴散，促進了MoSi2涂層內部微裂紋和孔洞的產生，導致涂層中元素Si缺失，從而降低了涂層抗氧化和自愈合能力，縮短了鉬及其合金高溫長時服役壽命。因此，抑制MoSi2涂層/基體界面元素互擴散，是Mo及其合金高溫長時防護涂層亟待解決的重要科學問題。
為了抑制涂層/基體界面元素互擴散，在防護涂層/基體界面引入阻擴散層是一種有效的方法。近年來，難熔高熵合金( HEAs )作為具有優異綜合性能的先進高溫結構材料被廣泛研究。基于HEAs具有較高的混合熵，高溫下具有穩定相結構和遲滯擴散效應，其合金元素的高溫擴散系數遠低于常規合金。因此，HEAs在高溫下作為阻擴散材料具有極大的應用潛力。
“這種集抗氧化和阻界面元素擴散于一體的涂層結構設計具有新穎性，對延長基體材料的服役壽命具有很好的指導意義。”該論文審稿人表示。
近日，上述成果以題為“Refractory WMoNbVTa high-entropy alloy as a diffusion barrier between a molybdenum substrate and MoSi2 ceramic coating”的論文，在線發布于《國際陶瓷》（Ceramics International）上，第一作者和通訊作者均為顏建輝。
該研究得到了國家自然科學基金、湖南省自然科學基金以及高端軸承摩擦學技術與應用國家地方聯合工程實驗室開放基金的資助。