第十四届全国表面工程大会

TiAlN 涂层具有良好的力学和热性能，在目前的切削刀具领域取得了广泛的应用。为改善TiAlN涂层的性能，本工作对比研究了Si掺杂和Si、Ta共掺杂对TiAlN涂层结构和性能的影响。结果表明：Ti_0.54Al_0.46N涂层呈单相面心立方结构，硬度为28.6 ± 0.9 GPa；Ti_0.46Al_0.45Si_0.09N涂层为立方和六方的两相结构，其硬度为29.1 ± 1.1 GPa；而Ti_0.42Al_0.43Si_0.09Ta_0.06N涂层为单相立方结构，其硬度为34.1 ± 0.8 GPa。Si和Ta共掺杂提高了TiAlN涂层的热稳定性，向w-AlN转变的温度由Ti_0.54Al_0.46N的1000 °C提高到1200 °C。三种涂层在退火过程中均呈现时效硬化效应，且出现峰值硬度的温度依次上升，分别为Ti_0.54Al_0.46N在900 ℃的34.1 ± 1.0 GPa、Ti_0.46Al_0.45Si_0.09N在1000 ℃的33.1 ± 0.8 GPa和Ti_0.42Al_0.43Si_0.09Ta_0.06N在 1100 °C 的37.9 ± 1.1 GPa。此外，Ti_0.42Al_0.43Si_0.09Ta_0.06N涂层的抗氧化性能明显优于 Ti_0.54Al_0.46N 和Ti_0.46Al_0.45Si_0.09N涂层，在1000 °C 氧化15 h 后，Ti_0.46Al_0.45Si_0.09N 和 Ti_0.42Al_0.43Si_0.09Ta_0.06N 氧化层厚度分别为~0.79 μm和~0.56 μm，而Ti_0.54Al_0.46N涂层已经完全氧化。

TiAlSiTaN涂层；多元掺杂；硬度；热稳定性；抗氧化性