海洋工程装备关键部件长期服役于海水腐蚀+机械磨损耦合环境，材料磨蚀失效问题突出，严重缩短装备寿命。多主元合金（MPEA）具备优异耐蚀与力学潜力，但传统激光增材制造依赖预合金粉末，存在成本高、流程繁、效率低等瓶颈，且耐磨与耐蚀性能难以兼顾。如何以低成本方式突破磨蚀权衡，开发适用于海洋环境的高性能 MPEA，成为工程与科研的核心需求。

文章信息:

https://doi.org/10.26599/FRICT.2026.9441222

该研究采用单质Co/Cr/Ni粉末替代传统预合金粉末，通过L‑DED原位合成单相FCC 结构CoCrNi 合金。原位合金化诱导熔池组织由柱状晶向等轴晶转变，形成细晶+纳米氧化物弥散析出结构；合金借助固溶强化与纳米析出强化协同作用，显著提升合金硬度；腐蚀钝化膜得到优化，原位样品形成更高比例的Cr₂O₃/Cr(OH)₃致密钝化膜，提升耐蚀性；在磨蚀机理中通过定量解析纯磨损、纯腐蚀及磨蚀交互作用，明确腐蚀加剧磨损为主要失效形式。

原位样品组织更均匀，晶界细化，晶内弥散纳米氧化物颗粒；通过原位合金化调控组织演化，形成细晶+纳米氧化物析出协同强化结构显微硬度达319 HV₀.₂，较预合金样品（245 HV₀.₂）大幅提高。

相构成与微观组织

原位合金化CoCrNi透射组织

原位合金化样品钝化电流密度低至0.9775 μA/cm²，钝化区间更宽；电荷转移电阻（Rct）更高，钝化膜更致密稳定；钝化膜Cr₂O₃/Cr (OH)₃比值更高，钝化电流更低、电荷转移电阻更大，耐局部腐蚀能力更强，晶间腐蚀差异更小。

电化学性能

XPS测试钝化膜中不同价离子含量

原位样品磨损率仅为预合金样品的50%；腐蚀加剧磨损量（Wc）降低约40%，磨蚀交互总损失（S）降低约50%；摩擦系数更早进入稳定状态，钝化膜自修复能力更强。

磨蚀行为

磨痕表面形貌

④ 磨蚀协同机制明确

材料损失以机械磨损为主，腐蚀加剧磨损（Wc）起关键作用；载荷升高会增加磨蚀交互作用，原位合金化可有效抑制该效应。

腐蚀与磨损各分量占比

磨蚀机制示意图

该研究实现L‑DED原位合金化制备CoCrNi多主元合金，通过组织调控与钝化膜优化，同步提升材料硬度、耐蚀性与摩擦腐蚀抗性，磨蚀速率降低50%，成功破解海洋用合金耐磨-耐蚀权衡难题。该原位合金化策略无需预合金粉末、成本更低、适用性更广，为海洋工程、船舶装备、深海探测等领域抗磨蚀高性能多主元合金的设计与增材制造提供全新技术路径，具备重要工程应用价值。