传统激光熔覆（CLC）虽已被证明可用来开发高性能防护涂层，但过高的热输入以及基体稀释严重等问题仍局限着该技术的应用，极端高速激光熔覆（EHLA）作为一种新型替代技术，结合了强结合力与低热损伤的优点，但激光加工固有的极端热梯度依然存在，在这种条件下，微观化学均匀性难以保证，这也就意味涂层难以兼顾电化学稳定性。

针对这一问题，四川大学等机构的研究团队发现新型极端高速宽带激光熔覆（EH-BLC）通过优化热场，成功构建了双尺度复合结构，降低了相间微电偶腐蚀驱动力，并促进了致密钝化膜的快速形成，从而使涂层的耐局部腐蚀性能得到提升，腐蚀降解模式从局部深点蚀转变为受限的浅表均匀溶解。目前这一成果已以“In-situ dual-scale carbides mediated micro-galvanic effects and corrosion degradation in Cr-rich Fe-based composite coatings fabricated via extreme high-speed broadband cladding”为题发表于材料腐蚀领域的国际期刊《Corrosion Science》，为通过先进增材制造技术设计高耐蚀材料提供了新的理论依据，该论文的通讯作者为四川大学齐欢教授。

文章链接：

https://doi.org/10.1016/j.corsci.2026.113906

【核心内容】

EH-BLC相较于EHLA，核心优势是其集成了低总热输入和热梯度均匀化，降低了工艺过程的热梯度，有效抑制了热影响区内的元素微观偏析，同时通过高速扫描维持高冷却速率以细化组织，这种加工条件大幅改变了富铬相的析出动力学，从而实现对电化学微环境的跨尺度精准调控。

EHLA与EH-BLC涂层的腐蚀机理示意图

宏观电化学参数对比图

【研究成果】

① 热场重构与熔池动力学优化

团队通过数值模拟，直观显示了两种工艺的热场区别：EHLA过程中，熔池内存在大范围的高波动性热梯度区，占比可达35%到70%；EH-BLC的平顶矩形光束实现了能量的空间均匀分布，将“非均匀热梯度区域”压缩在7%到20%之间。因此相较于EHLA涂层陡峭的重熔道，EH-BLC凭借矩形宽光束获得了更平滑的重叠几何形貌和平坦的涂层-基体界面，重熔宽度达到12mm，而EHLA仅为1.2mm。

涂层截面金相组织及熔池几何形貌比较

EHLA与EH-BLC工艺的宏观热-流场模拟

② 微纳双尺度结构

两种涂层都保持着马氏体/奥氏体的基体，并均有M23C6和M7C3碳化物的析出，但区别在于，EH-BLC涂层整体均有更细化的等轴晶组成，不过与EHLA涂层粗大的晶粒不同，EH-BLC涂层微米尺度的连续网状富铬碳化物骨架包裹着细化的等轴晶，纳米尺度的碳化物离散分布在基体中，与EHLA涂层中出现的网状断续析出相和粗大形成鲜明对比。

基于EBSD与SEM的涂层晶粒尺寸、形貌及析出相分布分析

基于TEM与STEM-EDS的涂层微观结构、元素分布及Cr-rich析出相网络连续性分析

EHLA与EH-BLC涂层的XRD物相组成分析图谱

③ 抑制铬贫化与保留纳米缺陷

在电化学行为方面，粗大的析出相，其周围存在的宽且深的贫铬区域实际上在相界处形成了成分梯度，这种成分梯度会成为微电偶腐蚀的驱动力，而EH-BLC工艺形成的纳米级离散析出相则有效避免了严重铬贫乏区的形成，使界面成分过渡平缓。进一步研究发现，EH-BLC涂层中的碳化物内部保留了高密度的堆垛层错，这些保留的层错可以微调析出相局部的电子功函数，使其本征电化学电位略微负移，从而进一步缩小其与基体之间的电位差。

重熔区与非重熔区高分辨TEM下析出相形貌、SAED图谱及对应的Cr元素线分布

基于几何相位分析（GPA）的析出相内部堆垛层错（SFs）密度与晶格应变分布

④ 综合电化学性能提升

EH-BLC涂层的腐蚀速率仅为EHLA涂层的约三分之一，其钝化膜更难被氯离子击穿，抗点蚀能力更强。同时，EH-BLC涂层具有更高的钝化膜电阻（Rf）和电荷转移电阻（Rct），说明其电荷转移和物质传输过程受到更强抑制，钝化膜方面，EH-BLC涂层表面的钝化膜中Cr2O3的比例高达62.5%，远高于EHLA涂层的47.2%。

EHLA与EH-BLC涂层在3.5 wt% NaCl溶液中的电化学测试结果：极化曲线、Nyquist图、Bode图及等效电路模型

腐蚀后涂层中富铬网状骨架结构的形貌、连续性及结构完整性差异

钝化膜表面XPS分析

⑤ 微电偶驱动力削弱与腐蚀模式转变

基于扫描开尔文探针力显微镜（SKPFM）测量，团队进一步量化了EHLA涂层中微电偶腐蚀的驱动力，其中粗大析出相与基体之间的最大/最小伏打电位差高达121.3/93.7mV，而EH-BLC涂层内纳米级离散析出相与基体间的电位差被限制在57.5/41.5mV。

基于扫描开尔文探针力显微镜（SKPFM）测量的涂层表面伏打电位（Volta Potential）分布及相间电位差

通过腐蚀形貌，可以直观感受到两者的差距，在3.5wt% NaCl溶液中浸泡后，EHLA涂层表面出现深而密集的点蚀坑，EH-BLC涂层则表现为均匀浅表的溶解，总点蚀面积分数降低了22.7%，界面点蚀分数降低了31.4%。

浸泡后涂层表面的腐蚀形貌及各点蚀面积的统计

腐蚀后EH-BLC涂层截面的TEM分析

【总结与展望】

该论文中的EH-BLC技术很好通过稳定均匀的热输入实现了微米连续骨架+纳米离散析出的双尺度结构，再结合晶粒细化的基体，使涂层的宏观电化学性能和腐蚀失效模式上取得了突破，团队的这一研究成果不仅阐明了一种基于热-动力学调控提升涂层耐蚀性的新机制，更为开发下一代适用于严苛腐蚀环境的高性能防护涂层提供了坚实的理论依据和可行的技术路线。