TiSiN/AlCrN纳米多层涂层高温热稳定性及摩擦学特性研究

采用电弧离子镀技术于硬质合金基体上沉积TiSiN/AlCrN纳米多层涂层,利用扫描电子显微镜(Scanning electron microscope,SEM)、透射电子显微镜(Transmission electron microscope,TEM)、X射线衍射仪(X-ray diffraction,XRD)、能谱仪(Energy dispersive spectrometer,EDS)、纳米硬度计、划痕仪以及摩擦磨损试验机对TiSiN/AlCrN涂层的结构、高温热稳定性能和高温摩擦磨损性能进行研究。结果表明,TiSiN/AlCrN涂层呈现出纳米多层结构,由c-Cr(Al)N与c-Ti(Si)N相构成,涂层硬度为49.7 GPa±0.83 GPa,结合力达到83 N。经800℃和950℃真空退火后涂层微观结构变得更加致密,缺陷密度下降,而涂层硬度和结合力没有明显变化,TiSiN/AlCrN纳米多层涂层经950℃真空退火处理后未发生相变。摩擦磨损测试结果表明,随着温度由室温增加至400℃,涂层摩擦因数急剧升高,继续增加温度至600~800℃,涂层摩擦因数降低,然而涂层磨损率随着测试温度的升高先降低后增加。在室温摩擦磨损测试中TiSiN/AlCrN涂层磨损机制主要以磨粒磨损、塑性磨损为主,400℃时涂层处于二体摩擦转三体摩擦的过渡阶段,主要磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损,600~800℃下涂层磨损机制主要为粘着磨损以及氧化磨损。