第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

200 / 2020-09-20 19:50:43

TiAlTaN/TiAlSiN涂层的微结构、力学和热性能研究

TiAlTaN/TiAlSiN多层涂层；微结构；力学性能；热稳定性能；抗氧化性能

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TiAlN涂层具有高硬度、高熔点和热稳定性好等优良性能，是目前应用最为普遍的切削刀具涂层材料之一。多元掺杂和多层结构是提高TiAlN涂层性能的有效手段。本工作结合上述两种方式，首先通过Si和Ta元素的掺杂改性TiAlN涂层，然后在此基础上制备TiAlTaN/TiAlSiN多层涂层进一步优化涂层性能。结论表明：TiAlN、TiAlTaN、TiAlSiN单层和TiAlTaN/TiAlSiN多层涂层均为面心立方结构，其硬度分别为29.94 GPa、32.35 GPa、36.46 GPa和36.72 GPa；Ta、Si掺杂和多层结构均抑制了TiAlN涂层热分解过程中六方相(w)AlN的形成，提高了涂层的热稳定性，TiAlN、TiAlTaN、TiAlSiN单层和TiAlTaN/TiAlSiN多层涂层形成w-AlN的起始温度分别为1000℃、1200℃、1200℃和1200℃；同样，Ta、Si掺杂和多层结构提高了TiAlN涂层的抗氧化性能，950℃下氧化10小时后，TiAlTaN、TiAlSiN、TiAlTaN/TiAlSiN涂层氧化层厚度分别为~0.9 μm、~1.0 μm和~0.3 μm。