Al含量对TiAlN涂层的组织和抗氧化性能的影响

采用阴极电弧蒸发镀在WC-Co硬质合金基体表面沉积两种不同Al含量的(Ti_(1-x)Al_x)N涂层,比较了(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层和(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层的组织和抗氧化性能。结果表明:两种涂层的主要相都是呈NaCl型面心立方结构的TiN。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层晶格常数较小,固溶强化作用较大,具有较高的硬度。与(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层相比,(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层900℃氧化后增重较少。XRD和SEM分析结果表明氧化后TiAlN涂层会形成Al_2O_3和TiO_2氧化物,且Al_2O_3对涂层中TiO_2析出有抑制作用,氧化后Al含量较高的(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层的Al_2O_3和TiO_2含量较低,表面的氧化物颗粒尺寸也较小。(Ti_(0.4)Al_(0.6))N涂层抗氧化性能优于(Ti_(0.55)Al_(0.45))N涂层。     

Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响

采用阴极电弧蒸发工艺在WC-6Co硬质合金表面制备Ti0.5Al0.5N、Ti0.45Al0.55N和Ti0.4Al0.6N涂层,采用声发射划痕仪测定涂层的结合强度。研究了Al含量对TiAlN涂层结合强度的影响及机理,并分析了TiAlN涂层的失效模式。结果表明,随Al含量增加,Ti1-xAlxN(x=0.5~0.6)涂层结合强度下降。TiAlN涂层结合强度受涂层残余应力与膜基硬度差的影响。Ti0.5Al0.5N涂层残余应力较小,且膜基差异性最小,结合强度最高。Ti0.5Al0.5N和Ti0.45Al0.55N涂层均为楔形剥落,Ti0.4Al0.6N涂层则为屈曲剥落。Al含量增加降低TiAlN涂层结合力,但有利于改善涂层韧性。Ti0.4Al0.6N涂层因含少量较软的h-Al N相,其韧性明显提高。     

小角X射线衍射技术在TiAlN涂层中的应用

主要采用常规X射线衍射法(XRD)和小角X射线衍射法对微米级厚度的Ti0.5Al0.5N涂层分别进行了物相检测、晶格常数计算和残余应力测定,并对测量结果进行了比较.结果表明:常规XRD法得到的图谱中基体信息强,而小角XRD法排除了基体衍射峰的干扰,更好地反映出TiAlN涂层信息;与常规XRD相比,小角XRD技术能显著降低晶格常数测量误差,有效测定TiAlN涂层的残余应力值.