多弧离子镀AlTiYN涂层的高温氧化性能及高温摩擦学行为

为研究添加0.76%Y元素对AlTiN涂层结构、高温氧化行为及摩擦学性能的影响规律及作用机制,采用多弧离子镀技术于硬质合金(YG3X)表面沉积AlTiN及AlTiYN涂层。利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)研究涂层组织结构;采用纳米压痕仪、划痕仪进行力学性能表征;通过高温氧化试验分析涂层的高温抗氧化性能;利用高温摩擦磨损试验机研究涂层的摩擦磨损行为。结果表明:添加Y元素后,AlTiYN涂层发生晶粒细化、组织结构致密化、硬度及韧性增加、结合强度显著提升。AlTiN涂层经900℃/2 h氧化处理后已完全氧化;而AlTiYN涂层经900℃/2 h氧化处理后未完全氧化,氧化层厚度为1.1μm,表明添加Y元素可以增强AlTiN涂层的高温抗氧化能力。此外,AlTiYN涂层在900℃下其摩擦因数及磨损率均低于AlTiN涂层,表明添加Y元素可有效增强涂层高温耐磨损性能。     

占空比对脉冲电弧离子镀AlCrSiN涂层热稳定性和抗氧化性的影响

采用脉冲和直流电弧离子镀技术制备AlCrSiN涂层,研究占空比对涂层结构和性能的影响。采用扫描电镜观测涂层的生长形貌和化学成分,利用XRD分析涂层的相组成,结合光电子能谱技术分析涂层中元素化学键价,并通过纳米压痕法检测涂层的硬度和弹性模量。此外,对涂层进行真空退火和氧化处理,以评价涂层的高温结构和力学稳定性以及抗氧化性。结果表明：AlCrSiN涂层均为非晶Si₃N₄包裹纳米晶（Al, Cr）N的纳米复合结构;脉冲电弧沉积可以改善涂层的表面质量、提高组织致密性和硬度。占空比为1%时,AlCrSiN涂层具有最小的表面粗糙度（47 nm）和最高的硬度（31.5 GPa）。AlCrSiN涂层具有良好的热稳定性,950℃退火后其硬度仍高于30 GPa。AlCrSiN涂层的抗氧化温度超过1000℃;占空比的增加涂层的抗氧化性略有提升。