圖2顯示了部分鋼基材HEA涂層的初始微觀結(jié)構(gòu)。在圖2a中，顯示了FeCrCoMnNi HEA粉末和涂層的XRD圖譜，兩條曲線分別呈現(xiàn)了對(duì)應(yīng)于晶平面（111）（200）（220）（311）和（222）的五個(gè)衍射峰。此外，粉末和涂層的晶體結(jié)構(gòu)都是面心立方（FCC）。這些結(jié)果表明，在SLM過程中，F(xiàn)eCoNiCrMn HEA粉末中的原始催化裂化單相得以保留。這種單相催化裂化微觀結(jié)構(gòu)與激光熔覆或激光定向能量沉積的對(duì)應(yīng)物一致。然而，與粉末相比，涂層試樣的位移（111）和（200）峰角度更高，顯示出平面間距和晶格參數(shù)的增加。在以前的工作中也報(bào)告了類似的結(jié)果。

圖3描述了預(yù)腐蝕前后涂層和未涂層321鋼沿深度的顯微硬度變化。顯然，321鋼基體在預(yù)腐蝕前不同深度的顯微硬度大致保持不變（180~190 MPa）。相比之下，未腐蝕涂層鋼頂面的顯微硬度估計(jì)約為 260 MPa，然后隨著深度增加到120 μm，顯微硬度呈明顯下降趨勢(shì)。例如，未腐蝕涂層鋼在120 μm深度處的顯微硬度約為210 MPa。這種顯微硬度下降趨勢(shì)的深度范圍與粗柱狀晶粒分布的深度明顯一致（圖2c），因此該深度范圍內(nèi)顯微硬度的降低應(yīng)該是由于固溶溶解度不同。

實(shí)際上，腐蝕損傷的特征一般是試樣表面存在一些大小不一的腐蝕坑，這些腐蝕坑會(huì)破壞表面光滑度，從而增加表面粗糙度，如圖4所示。此外，在被腐蝕性溶液侵蝕后，涂層表面變得松動(dòng)，這將降低試樣表面的顯微硬度，正如以前的工作所報(bào)道的那樣。此外，預(yù)腐蝕后涂層樣品顯微硬度的突然增加點(diǎn)位于120 μm的深度，低于未腐蝕樣品的微觀硬度（140 μm）。因此可以推斷，涂層深度約為20 μm的表面積被預(yù)腐蝕損傷去除。

施加的應(yīng)力幅度與失效循環(huán)次數(shù)（S-N）曲線的關(guān)系以及未涂層鋼和涂層鋼的相應(yīng)定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。在圖6a中，可以清楚地觀察到HEA涂層和預(yù)腐蝕對(duì)抗疲勞性的影響。具體而言，在相同的應(yīng)力幅值下，疲勞壽命（Nf）的涂層鋼高于未涂層的鋼。圖6c和d顯示了腐蝕引起的疲勞壽命下降的定量幅度，清楚地表明了防腐對(duì)抗疲勞性的負(fù)面影響。將相同應(yīng)力幅下未腐蝕樣品和腐蝕樣品的疲勞壽命之差除以未腐蝕樣品的疲勞壽命，得到紅色數(shù)結(jié)果。因此，圖6c和d也表明，高熵合金涂層對(duì)疲勞壽命的預(yù)腐蝕損傷的保護(hù)作用非常顯著。

圖7顯示了未涂層和涂層鋼試件的宏觀斷裂形態(tài)。顯然，預(yù)腐蝕后樣品表面不如未腐蝕樣品光亮，并且在腐蝕樣品表面也觀察到腐蝕坑。經(jīng)過后續(xù)的疲勞試驗(yàn)，涂層的疲勞區(qū)占斷裂總長(zhǎng)度的9/10，而未涂層鋼的疲勞區(qū)占斷裂總長(zhǎng)度的4/5。此外，一旦試樣表面出現(xiàn)腐蝕坑，涂層鋼和未涂層鋼的疲勞區(qū)分別減小到斷裂總長(zhǎng)度的4/5和1/2，而瞬時(shí)裂紋面積增加，表明預(yù)腐蝕后的疲勞壽命降低。

圖8顯示了預(yù)腐蝕前后未涂層和涂層試樣疲勞斷裂形態(tài)的SEM圖像。總體而言，腐蝕試樣的斷裂形態(tài)與未腐蝕試樣相似。這是因?yàn)殇撏ǔ２煌笟夂筒煌杆?，腐蝕只發(fā)生在試樣表面，試樣內(nèi)部不會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理反應(yīng)。因此，腐蝕后試樣內(nèi)部的機(jī)械性能將大致保持不變。換言之，除了表面幾何形狀外，預(yù)腐蝕對(duì)試樣內(nèi)部材料特性的影響可以忽略不計(jì)。

圖9顯示了應(yīng)力幅值為110 MPa的預(yù)腐蝕疲勞試驗(yàn)前后涂層鋼的反極數(shù)（IPF）和相應(yīng)的內(nèi)核平均取向誤數(shù)（KAM）圖。顯然，涂層試樣外層的晶粒尺寸明顯高于近基材的晶粒尺寸，預(yù)腐蝕疲勞試驗(yàn)前后晶粒尺寸沒有明顯變化。這是因?yàn)轭A(yù)腐蝕和疲勞對(duì)試樣的損傷以及疲勞加載過程中累積的應(yīng)變主要積聚在試樣表面，因此對(duì)整體晶粒微觀結(jié)構(gòu)影響不大。然而，預(yù)腐蝕前后的涂層寬度從164.2 μm減小到149.1 μm，表明預(yù)腐蝕對(duì)樣品的破壞主要類型是積聚在涂層表面。

具體而言，在預(yù)腐蝕之前，HEA涂層表面的顯微硬度遠(yuǎn)高于鋼基體（圖3），表現(xiàn)出更好的抗變形性。這也是涂層試樣的疲勞壽命高于未涂層試樣的原因。在這種情況下，疲勞載荷會(huì)使鋼基體在未腐蝕樣品中的涂層之前變形，導(dǎo)致鋼基體中嚴(yán)重的應(yīng)變積累。相反，預(yù)腐蝕后，涂層的顯微硬度和深度顯著降低（圖3），表明抗變形能力顯著降低。因此，由于直接施加的部位是疲勞載荷，被腐蝕樣品中的涂層會(huì)在鋼基體之前變形，從而導(dǎo)致疲勞壽命的降低。