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

202 / 2020-09-20 20:27:59

Y掺杂CrAlN涂层的结构、力学及热性能研究

CrAlYN,硬度,热稳定性,抗氧化性

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现代制造业对刀具表面涂层技术的要求仍在不断提高，进一步优化 CrAlN 涂层的性能具有重要的理论和现实意义。本工作采用阴极弧蒸发法制备不同Y含量(0、5、12 at.%)的CrAlN涂层，并结合X射线衍射、扫描电子显微镜、纳米压痕、热重分析等对比研究Y含量对涂层结构和性能的影响。研究结果表明：Cr_0.42Al_0.58N和Cr_0.39Al_0.56Y_0.05N涂层为单相立方结构，而Cr_0.32Al_0.56Y_0.12N涂层为立方-六方两相结构。由于固溶强化和晶粒细化，Cr_0.39Al_0.56Y_0.05N的硬度值（~32.0 ± 1.0 GPa）较Cr_0.42Al_0.58N（~30.2 ± 0.7 GPa）提高，而六方AlN相的产生使得Cr_0.32Al_0.56Y_0.12N的硬度值（~25.2 ± 0.7）下降。添加5 at.% Y能够延缓CrAlN涂层的热分解，因此，Cr_0.39Al_0.56Y_0.05N涂层在退火过程中始终表现出最高的硬度值。然而Y的添加降低了CrAlN涂层的抗氧化性。800 ℃下等温氧化退火15h后，Cr_0.42Al_0.58N涂层基本没有氧化，Cr_0.39Al_0.56Y_0.05N和Cr_0.32Al_0.56Y_0.12N涂层的氧化层分别为~3.9 μm和~4.5 μm。