CrAlN纳米梯度涂层的组织结构与性能研究

作     者：梁杨梦甜 范其香 王欣 王铁钢 刘艳梅 曹凤婷 LIANG Yang-meng-tian;FAN Qi-xiang;WANG Xin;WANG Tie-gang;LIU Yan-mei;CAO Feng-ting

作者机构：天津职业技术师范大学天津市高速切削与精密加工重点实验室 

出 版 物：《表面技术》 (Surface Technology)

年 卷 期：2021年第50卷第5期

页      面：348-355页

核心收录：

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家自然科学基金(51501130) 天津职业技术师范大学校级科研项目(KJ 1908) 天津职业技术师范大学研究生创新基金(YC20-5) 天津市科技特派员项目(20YDTPJC00900)~~ 

主　　题：磁控溅射 电弧离子镀 CrAlN涂层 组织结构 力学性能 抗高温氧化性能 

摘      要：目的研究Al靶功率对Cr Al N纳米梯度涂层组织结构和力学性能的影响。方法采用磁控溅射与电弧离子镀复合技术,通过保持Cr靶电流不变、Al靶功率线性增加(0.6～2.2、0.6～2.4、0.6～2.6 kW)的方法,制备了三种不同表面Al含量的Cr Al N纳米梯度涂层。利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米压痕仪、划痕仪和高温马弗炉,表征Cr Al N纳米梯度涂层的组织结构、成分、力学性能和抗高温氧化性能。结果当Al靶线性末端功率小于2.4 kW时,涂层的主要相结构为fcc-(Cr,Al)N,择优取向为(111)晶面,而Al靶线性末端功率增大为2.6 kW时,涂层中出现hcp-AlN相。随着Al靶线性末端功率的增加,涂层的硬度和结合力先减小、后增大。Al靶线性末端功率为2.4 kW条件下制备的Cr Al N涂层在800℃氧化1 h后,晶粒发生轻微粗化,表面发生微小的氧化,并出现了裂纹,但涂层主要相结构依然为fcc-(Cr,Al)N。结论当Al靶线性末端功率为2.4k W时,CrAlN纳米梯度涂层具有最高的硬度(31.3GPa)和最好的膜基结合力(88 N),表现出较好的抗高温氧化性能。