利用物理氣相沉積（PVD）技術,基于陰極電弧技術在Si片、高速鋼試片上制備了TiAlSiN多層梯度涂層。利用洛氏硬度計、X射線衍射儀、透射電子顯微鏡、納米壓痕儀對涂層的表面形貌、物相結構和力學性能進行表征。通過超精密三維表面輪廓光學測量儀、HSR-2M摩擦磨損試驗機測試涂層的摩擦磨損性能。試驗結果表明TiAlSiN多層梯度涂層結構致密,各層間界面清晰,主要由柱狀的面心立方結構的（Ti,Al）N相組成。涂層與基體的結合力達到工業(yè)等級HF1,具有良好的膜基結合力,其硬度為27.7 GPa,彈性模量為338.0 GPa,具有較高的硬度和彈性模量。TiAlSiN多層梯度涂層的摩擦系數(shù)為0.54,磨損率為7.06×10³μm³/（N·m）,主要磨損機制為磨粒磨損和輕微粘著磨損。 

【文章來源】：中國陶瓷. 2020年09期 北大核心

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

Ti Al Si N多層梯度涂層的結構示意圖

圖2為試驗測得的Ti Al Si N多層梯度涂層的硬度和彈性模量。求得Ti Al Si N多層梯度涂層硬度H和彈性模量E的平均值分別為27.7 GPa和338.0 GPa。另外H/E和H3/E2分別是為0.082,0.187。與一些涂層相比[13,16,17]，其H和E的值都略有提高，另外H/E和H3/E2的值也存在不同程度的增加，使得涂層抵抗變形的能力和耐磨性能要好一些。2.2 Ti Al Si N多層梯度涂層膜基結合力

圖4為Ti Al Si N多層梯度涂層的XRD圖譜，從圖中可以看出，（110）衍射峰為硬質合金基體，(Ti,Al)N晶相的衍射峰為（200）和（111），具有(200)的擇優(yōu)生長取向。此時Al原子取代一部分Ti N面心立方體中的Ti原子，主要以面心立方結構的(Ti,Al)N相為主。但是沒有出現(xiàn)Si3N4相和其他化合物的衍射峰，這說明Si3N4相為非晶態(tài)存在，或者Si含量太少[9,18]。與Ti Al N標準峰的PDF卡片相比，（200）衍射峰峰值降低且發(fā)生寬化，這是因為添加Si元素以后生成的非晶態(tài)的Si3N4阻礙了(Ti,Al)N相的生長，導致晶粒細化。對Ti Al Si N多層梯度涂層進行能譜分析，涂層中各元素含量如圖5所示，從圖中可看出Ti、Si、Al、N等元素含量，其中Si含量不足6 at.%。另外還含有P、Cu等雜質元素，雜質元素有可能來自實驗引入，或者來源于靶材。圖4 Ti Al Si N多層梯度涂層XRD圖譜

【參考文獻】：
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本文編號：2923794