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
• 来源期刊: 表面技术
• 关键词: 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
• 年，卷（期）: 2021,（5）
• 所属期刊栏目: 精密与超精密加工|Precision and Ultra-precision Machining
• 页码范围: 348-355
• 页数: 8页
• 分类号: TG174.442
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2021.05.039

摘要

目的 研究Al靶功率对CrAlN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CrAlN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CrAlN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CrAlN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2.4 kW时,CrAlN纳米梯度涂层具有最高的硬度(31.3 GPa)和最好的膜基结合力(88 N),表现出较好的抗高温氧化性能.