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        AlCrBN/AlCrSiN納米晶多層復(fù)合涂層的制備及其性能

        2022-03-03 01:03:04張磊劉琰曾曉梅瓦西里佩列諾維奇陳燕鳴李正剛張俊楊兵
        表面技術(shù) 2022年2期
        關(guān)鍵詞:結(jié)構(gòu)

        張磊,劉琰,曾曉梅,瓦西里·佩列諾維奇,陳燕鳴,李正剛,張俊,楊兵

        AlCrBN/AlCrSiN納米晶多層復(fù)合涂層的制備及其性能

        張磊a,劉琰a,曾曉梅a,瓦西里·佩列諾維奇b,陳燕鳴a,李正剛a,張俊a,楊兵a

        (武漢大學(xué) a.動力與機(jī)械學(xué)院 b.工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究院,武漢 430072)

        制備高硬度、高耐磨性、自潤滑及高熱穩(wěn)定性的AlCrBN/AlCrSiN納米晶多層復(fù)合涂層,探索涂層的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨性能及高溫?zé)岱€(wěn)定性能。采用多弧離子鍍技術(shù)在WC-Co硬質(zhì)合金以及不銹鋼基底上,制備AlCrBN/AlCrSiN多層納米晶復(fù)合涂層。采用掃描電子顯微鏡、X射線衍射、透射電子顯微鏡、納米壓痕儀等設(shè)備,對涂層在不同溫度(600~1000 ℃)下退火前后的表面形貌、微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨性能進(jìn)行系統(tǒng)研究。AlCrSiN/AlCrBN涂層為典型的納米晶復(fù)合多層結(jié)構(gòu),涂層主要由fcc-AlCrN納米晶鑲嵌在非晶的SiN和BN中并形成多層結(jié)構(gòu)。涂層具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性能,其結(jié)構(gòu)能夠保持到800 ℃不發(fā)生變化,當(dāng)溫度增加到900 ℃時,涂層發(fā)生調(diào)幅分解,形成c-AlN、hcp-AlN和Cr2N等復(fù)合結(jié)構(gòu),在1000 ℃退火后,涂層結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定,仍能檢測到CrN相。涂層納米硬度及平均摩擦因數(shù)分別為29.15 GPa和0.67。AlCrSiN/AlCrBN涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐磨性能及高溫?zé)岱€(wěn)定性能,在800 ℃以下保持穩(wěn)定,在1000 ℃退火后仍能保持較高的硬度及良好的耐磨性能,在高速切削刀具中具有良好的應(yīng)用前景。

        多弧離子鍍;切削刀具涂層;納米復(fù)合結(jié)構(gòu);力學(xué)性能;耐磨性能;熱穩(wěn)定性

        切削刀具在現(xiàn)代工業(yè)制造中具有不可替代的作用[1]。硬質(zhì)合金刀具和高速鋼刀具是最常用的切削刀具,然而加工過程中產(chǎn)生的高溫和摩擦等問題會造成刀具過早磨損,嚴(yán)重影響刀具的使用壽命。在刀具表面制備硬質(zhì)涂層是提高加工效率和延長刀具使用壽命的有效手段[2]。過渡族金屬氮化物由于具有高硬度、高耐磨性、良好的熱穩(wěn)定性及耐腐蝕性,而廣泛地應(yīng)用于刀具表面[3]。硬質(zhì)涂層的制備方法主要包括化學(xué)氣相沉積(CVD)和物理氣相沉積法(PVD)。CVD技術(shù)制備的涂層與基底附著較好,同時由于其繞鍍性好,適合用于形狀復(fù)雜的零件和內(nèi)孔鍍膜。然而CVD技術(shù)通常需要很高的反應(yīng)溫度(900~ 1000 ℃),限制了其在合金刀具中的應(yīng)用[4]。與CVD技術(shù)相比,PVD方法具有較低的沉積溫度,適合對精密復(fù)雜的刀具進(jìn)行涂覆,因此被廣泛應(yīng)用于各類刀具中[5-6]。TiN由于其較好的綜合性能,在過去幾十年中,被廣泛地用作刀具的保護(hù)涂層[7]。但隨著制造業(yè)的快速發(fā)展,TiN等傳統(tǒng)的二元氮化物涂層已經(jīng)不能滿足要求[8]。

        合金化是硬質(zhì)刀具涂層發(fā)展的一個重要方向。通過添加合金元素形成多元氮化物,可以有效強(qiáng)化涂層的硬度、韌性、耐磨性及抗氧化性等[9]。例如:添加Al可以顯著提高涂層的硬度和抗氧化性[10-12];添加Si可以阻礙柱狀晶的生長,細(xì)化晶粒[13]。Veprek等人[14-15]的研究表明,Si元素的添加可以在MeN(Me代表過渡族金屬)涂層中形成非晶Si3N4包裹MeN納米晶的納米復(fù)合結(jié)構(gòu),非晶的Si3N4界面能夠阻止位錯運動,從而提高涂層的硬度。Si元素的添加還可以提高涂層的切削性能。Yu等人[13]研究了不同Si添加量的AlTiSiN涂層的切削性能,發(fā)現(xiàn)當(dāng)Si添加量為4.7%時,AlTiSiN的切削壽命較AlTiN提升了20%左右。Chang等人[16-17]研究了AlTiSiN涂層刀具對鈦合金的切削性能,發(fā)現(xiàn)AlTiSiN涂層刀具的使用壽命較TiAlN提升了1.2倍。B也常用于強(qiáng)化涂層性能,在TiN涂層中摻入B可以產(chǎn)生納米復(fù)合結(jié)構(gòu),并有效提高涂層的高溫穩(wěn)定性。與傳統(tǒng)的二元TiN涂層相比,TiBN涂層具有更高的韌性和熱力學(xué)穩(wěn)定性,同時具有更優(yōu)異的自潤滑性能和耐腐蝕性能[18]。

        納米多層涂層也是超硬刀具涂層發(fā)展的另一個重要方向。Helmersson等人[19]報道的TiN/VN多層涂層中,當(dāng)調(diào)制周期為~5 nm時,由于共格界面和超晶格效應(yīng),涂層硬度可以達(dá)到~50 GPa。Setoyama等人[20]研究了AlN/TiN涂層發(fā)現(xiàn),當(dāng)調(diào)質(zhì)周期≤3 nm時,AlN通過fcc-TiN的模板效應(yīng)從六方結(jié)構(gòu)變?yōu)榱⒎浇Y(jié)構(gòu),硬度提高至~37 GPa。由于納米多層膜中存在大量界面,界面能夠有效阻礙位錯運動,阻礙裂紋的擴(kuò)展,提高涂層的抗裂性能。高溫下,多層界面還能夠充當(dāng)元素擴(kuò)散的屏障,阻礙氧向涂層內(nèi)部擴(kuò)散以及涂層內(nèi)部的元素擴(kuò)散,從而提高涂層的抗高溫氧化性及熱穩(wěn)定性[21]。張啟沛等人[22]對比了Ti/TiN/TiAlN多層涂層和TiN單層涂層的抗氧化性能。結(jié)果表明,多層涂層的硬度、抗高溫氧化性和耐磨性均優(yōu)于單層涂層。目前對多層涂層的研究,多數(shù)集中在二元氮化物/三元氮化物,或三元氮化物/三元氮化物的體系,如TiBN/CrN[23]、TiAlSiN/CrN[24]、W/ZrB2[25]、TiAlN/ CrAlN[26]和TiAlN/TaN涂層[27],而對四元氮化物/四元氮化物體系的研究相對較少。

        因此,本文將高硬度AlCrSiN和自潤滑性能優(yōu)異的AlCrBN涂層進(jìn)行復(fù)合,利用AlCrN提高涂層的硬度[28-29],利用B和Si提高涂層的自潤滑性能和高硬度[30-32],獲取高硬度自潤滑的超硬涂層材料。利用多弧離子鍍技術(shù)進(jìn)行涂層制備,系統(tǒng)探索涂層的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨性能及熱穩(wěn)定性能。

        1 試驗

        1.1 涂層制備

        采用多弧離子鍍技術(shù)制備涂層。沉積設(shè)備為沈陽愛科斯科技有限公司生產(chǎn)的電弧離子鍍設(shè)備(1000 mm× 1000 mm),配有12個靶材,分別為4個Cr靶(純度99.999%)、4個AlCrSi靶(純度99.999%)和4個AlCrB靶(純度99.999%)。圖1為設(shè)備的俯視圖,每一個靶材的位置在縱向上配備兩個相同的靶材。AlCrSi靶材中各原子比為60∶30∶10(Al∶Cr∶Si),AlCrB靶中各原子比也為60∶30∶10(Al∶Cr∶B)。實驗所用襯底材料為硬質(zhì)合金以及不銹鋼。沉積前,所有的基底材料分別在酒精和丙酮中超聲波清洗15 min,吹干后裝入真空腔的樣品架上。樣品轉(zhuǎn)架轉(zhuǎn)速設(shè)置為5 r/min,腔內(nèi)溫度保持在450 ℃。當(dāng)腔體內(nèi)的真空度為5×10?4Pa時,通入氬氣進(jìn)行刻蝕,刻蝕電壓為?150 V,刻蝕時間為30 min??涛g結(jié)束后,使用Cr靶對基體進(jìn)行離子轟擊,Cr靶電流為150 A,偏壓為?800 V,氬氣氣壓為0.1 Pa,轟擊時間為10 min。轟擊結(jié)束后,通入氮氣進(jìn)行CrN過渡層制備,Cr靶電流為150 A,偏壓為?100 V,氮氣氣壓為2 Pa,沉積時間為10 min。CrN制備結(jié)束后,開啟AlCrSi靶進(jìn)行CrN/AlCrSiN納米多層過渡層的沉積,Cr靶及AlCrSi靶的電流均為150 A,偏壓為?100 V,氮氣氣壓為3.3 Pa,沉積時間為20 min。隨后關(guān)閉Cr靶,開啟AlCrB靶,鍍制AlCrBN/AlCrSiN多層涂層,電流保持在150 A,偏壓為?200 V,氮氣氣壓為3.3 Pa,沉積時間為90 min。

        圖1 多弧離子鍍沉積設(shè)備示意圖

        1.2 真空退火實驗

        采用GSL-1400X真空管式爐對樣品在不同溫度(600~1000 ℃)下進(jìn)行真空退火,退火過程中,通入氬氣作為保護(hù)氣體,升溫速率為2.5 ℃/min,退火時間為1 h,然后隨爐冷卻。

        1.3 涂層性能測試及表征

        采用MIRA 3場發(fā)射掃描電子顯微鏡(SEM)及Aztec Energy能譜儀(EDS),對涂層退火及摩擦磨損前后的表面形貌、截面形貌及化學(xué)成分進(jìn)行表征。采用TDM-10 X射線衍射儀對退火前后涂層的相結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征,采集角度為20°~100°,步長為0.02°,采樣速率為0.1 (°)/s。800 ℃退火后的涂層截面采用TESCAN-GAIA3-XMH聚焦離子束制備透射樣,并利用JEM-2100透射顯微鏡對涂層的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。采用Nano Indenter G200納米硬度測試儀,測試退火前后涂層的納米硬度和彈性模量。退火前后涂層的耐磨性能采用MS-T3001摩擦磨損儀進(jìn)行測試,旋轉(zhuǎn)速度為200 r/min,載荷為5 N,測試時間為10 min,旋轉(zhuǎn)半徑為3 mm。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 涂層形貌及成分分析

        圖2為退火前涂層的表面形貌。從圖2中可以看出,退火前后涂層表面致密平整,表面分布有少量大顆粒和凹坑,這是典型的電弧離子鍍形貌特征,熱處理對涂層表面形貌沒有明顯的影響[33]。

        圖3a為退火前涂層的化學(xué)成分。從圖3a中可以看出,涂層中Al、Cr、Si、N的原子數(shù)分?jǐn)?shù)分別為30.3%、19.54%、2.63%、47.53%,B元素未檢測到,這是EDS對輕質(zhì)元素不敏感所致。退火后,涂層的成分變化如圖3b所示。退火溫度從600 ℃升至900 ℃,涂層的元素含量比例未發(fā)生明顯變化。當(dāng)退火溫度進(jìn)一步增加到1000 ℃時,涂層中的N元素含量略微下降,表明涂層發(fā)生分解,部分N元素?fù)]發(fā)。

        2.2 涂層XRD分析

        AlCrSiN/AlCrBN多層涂層的XRD檢測如圖4所示。由圖4可以看出,涂層為面心立方結(jié)構(gòu),涂層中檢測到CrN的(111)、(200)、(220)、(311)晶面的衍射峰,并且衍射峰較標(biāo)準(zhǔn)CrN的衍射峰向高角度偏移。根據(jù)Hasegawa和Sanchez等人[34-36]的研究發(fā)現(xiàn),Al原子會固溶到CrN晶體中,導(dǎo)致晶格畸變,晶格常數(shù)減小,衍射峰向右偏移。Veprek和Tritremmel等人[14,37-38]的研究結(jié)果表明,涂層中的Si3N4以及BN都是以非晶態(tài)的形式存在,結(jié)合XRD分析結(jié)果,認(rèn)為復(fù)合涂層中的Si和B以非晶態(tài)的SiN和BN存在。根據(jù)吳化等人[39]的研究,Si3N4和BN的結(jié)晶溫度很高,退火溫度不足以使Si3N4和BN結(jié)晶,因此在涂層中未發(fā)現(xiàn)明顯的Si3N4以及BN的衍射峰。涂層退火溫度從600 ℃升高至800 ℃時,涂層的XRD譜圖沒有發(fā)生明顯變化。當(dāng)溫度增加至900 ℃時,涂層中CrN的(220)、(311)晶面的衍射峰強(qiáng)度下降,并且出現(xiàn)c-AlN、hcp-AlN和Cr2N的衍射峰。根據(jù)Willmann等人[40-41]的研究,AlCrN涂層在900 ℃會發(fā)生調(diào)幅分解,AlN在c-AlCrN周圍形成,同時伴隨著Cr2N的生成。1000 ℃時,hcp-AlN相的衍射峰強(qiáng)度增強(qiáng),但仍能檢測到CrN的衍射峰,表明涂層未完全分解,調(diào)幅分解伴隨著更穩(wěn)定的新相生成,有利于提高涂層的力學(xué)性能。

        圖2 退火前后涂層的表面形貌

        圖3 退火前涂層表面成分及退火后涂層化學(xué)組成的變化

        圖4 涂層退火前后的XRD譜圖

        2.3 涂層截面形貌分析

        圖5a和圖5b為退火前涂層的截面形貌。從圖5a中可以看出,過渡層與基體、涂層與過渡層間結(jié)合良好,并未發(fā)現(xiàn)明顯的孔洞、裂紋等缺陷。涂層總厚度約為5 μm,結(jié)合圖5b更高倍數(shù)的形貌圖,可以看出涂層共有3層,由下到上分別為CrN過渡層、CrN/AlCrSiN納米多層梯度涂層及AlCrSiN/AlCrBN納米晶多層涂層。800 ℃退火后,涂層的多層結(jié)構(gòu)如圖5c—e所示。圖5c中CrN/AlCrSiN及AlCrSiN/ AlCrBN涂層的層狀結(jié)構(gòu)清晰可見。CrN/AlCrSiN多層涂層存在柱狀晶結(jié)構(gòu),根據(jù)圖5d可以看出,CrN/ AlCrSiN涂層的調(diào)制周期為39.2 nm。CrN/AlCrSiN涂層的選區(qū)電子衍射圖如圖5d右上角插圖所示,圖中存在多個不連續(xù)的衍射環(huán),分別對應(yīng)CrN的(111)、(200)及(220)晶面。圖5e為AlCrSiN/AlCrBN涂層的更高倍數(shù)的TEM形貌??梢钥闯?,與CrN/AlCrSiN涂層相比,AlCrSiN/AlCrBN涂層的調(diào)制周期更小,為35.7 nm,涂層中無柱狀晶,而是細(xì)小的納米晶,納米晶的尺寸約為22.3 nm。與CrN/AlCrSiN涂層相比,AlCrSiN/AlCrBN涂層的選區(qū)電子衍射圖中的衍射環(huán)更連續(xù),分別對應(yīng)CrN的(111)、(200)、(220)和(311)晶面,這也表明AlCrSiN/AlCrBN涂層具有更小的晶粒尺寸。AlCrSiN/AlCrBN涂層形成納米晶結(jié)構(gòu)是因為Si的加入會細(xì)化晶粒,可以抑制柱狀晶生長[42]。

        圖5 涂層退火前的低倍截面形貌(a)和高倍截面形貌(b),800 ℃退火后低倍截面TEM圖(c),CrN/AlCrSiN過渡層高分辨形貌(d)及 AlCrSiN/AlCrBN涂層截面高分辨TEM圖(e)

        2.4 涂層的力學(xué)性能

        圖6b為AlCrSiN/AlCrBN涂層退火前后的/和3/2的變化曲線。/和3/2通常用來表征涂層的斷裂韌性[43-44],/和3/2值越高,涂層的抗裂性能越好。退火前,涂層的硬度為37.89 GPa,彈性模量為463.12 GPa,其/和3/2值分別為0.0818和0.2537。AlCrSiN/AlCrBN涂層優(yōu)異的韌性得益于涂層的多層結(jié)構(gòu)。當(dāng)裂紋擴(kuò)展時,多層界面可以吸收裂紋擴(kuò)展的能量,阻礙裂紋擴(kuò)展并偏轉(zhuǎn)其傳播方向,防止裂紋擴(kuò)展至基底,從而提高涂層的韌性和抗裂紋性能[45-47]。此外,涂層中非晶的SiN及BN包裹AlCrN納米晶的復(fù)合結(jié)構(gòu),也有利于提高涂層的斷裂韌性[48]。退火后,涂層的/和3/2變化不大,當(dāng)退火溫度升至1000 ℃時,/和3/2略微下降至0.073 47和0.1907,表明涂層高溫退火后仍能保持優(yōu)良的韌性。

        對于AlCrSiN/AlCrBN復(fù)合涂層的高硬度,其增硬機(jī)理主要有如下幾個方面:一是Al固溶在CrN晶格中引起晶格畸變而產(chǎn)生固溶強(qiáng)化[49]及多層結(jié)構(gòu)導(dǎo)致的晶粒細(xì)化,根據(jù)Hall-Patch效應(yīng),涂層晶粒尺寸減小,涂層硬度將會升高[50];二是涂層中具有非晶SiN和BN包裹AlCrN納米晶的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)也可以阻止位錯滑移,從而產(chǎn)生高硬度[14,51-52];三是涂層的多層納米交替結(jié)構(gòu)形成交變應(yīng)力場,也會引起涂層硬度的提高,主要是其提高了晶界能量,限制位錯在多層界面間運動,從而提高了涂層的硬度[53]。

        圖6 涂層退火前后硬度與彈性模量的變化及H/E與H3/E2的變化

        2.5 涂層摩擦磨損性能

        退火前后AlCrSiN/AlCrBN涂層的摩擦因數(shù)曲線及平均摩擦因數(shù)如圖7所示。從圖7a中可以看出,初始階段涂層的摩擦因數(shù)很低,隨后迅速增加,這是由于涂層與對磨球處于磨合階段,摩擦界面上堆積大量碎屑,造成摩擦不穩(wěn)定。隨著摩擦的繼續(xù),磨屑被排出,涂層的摩擦因數(shù)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)[54]。圖8a為退火前涂層的磨痕形貌及成分變化曲線。從圖8中可以看出,磨痕中存在未及時排出的磨屑及犁溝,表明涂層在摩擦過程中產(chǎn)生了磨粒磨損[55]。根據(jù)能譜線掃描結(jié)果,磨痕處涂層元素信號強(qiáng)度無明顯減小,而且基底元素(Co、W)信號也無明顯增大,表明涂層未被磨穿,涂層具有優(yōu)異的耐磨性能。這主要是因為AlCrSiN/AlCrBN涂層的高硬度。根據(jù)Archard理論[56],涂層的硬度越高,摩擦因數(shù)越低。而Han和Liu等人[57]的研究也表明,涂層摩擦過程中生成的氧化物(Al2O3、Cr2O3)具有自潤滑效應(yīng),可以有效降低摩擦因數(shù)。此外,根據(jù)Song等人[48]的研究,涂層中的B在摩擦過程中與空氣中的水蒸氣反應(yīng),可以形成具有潤滑作用的H3BO3,從而提高涂層的耐磨性能。

        熱處理對涂層摩擦學(xué)性能有一定的影響。600 ℃退火后,涂層的平均摩擦因數(shù)降低至0.5,退火溫度進(jìn)一步增加,涂層的平均摩擦因數(shù)增加,在900 ℃時達(dá)到最大值0.72,退火溫度增加至1000 ℃時,涂層的平均摩擦因數(shù)略微降低,至0.66。600 ℃退火后,涂層的平均摩擦因數(shù)降低,主要是因為涂層缺陷的消除及應(yīng)力的降低有利于涂層韌性的提高,從而提升了涂層的耐磨性能。隨后涂層平均摩擦因數(shù)的增加可歸因于硬度的降低[58-59]。AlCrSiN/AlCrBN涂層在不同溫度下退火后的磨痕形貌如圖8b—f所示。從磨痕形貌可以看出,在摩擦軌道處有凹坑與犁溝,且磨痕外側(cè)有磨屑堆積,可以看出涂層主要的磨損方式為磨粒磨損。結(jié)合磨痕區(qū)域的化學(xué)組成可以看出,涂層未被磨穿,表明涂層經(jīng)高溫處理后,仍然具有良好的耐磨性。

        圖7 退火前后涂層的摩擦因數(shù)曲線及摩擦因數(shù)變化曲線

        圖8 退火前后涂層的磨痕形貌及能譜線掃結(jié)果

        3 結(jié)論

        采用多弧離子鍍技術(shù)制備了AlCrSiN/AlCrBN納米多層復(fù)合涂層,系統(tǒng)研究了涂層的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、耐磨性能及熱穩(wěn)定性。研究結(jié)果表明:

        1)AlCrSiN/AlCrBN涂層為面心立方結(jié)構(gòu),涂層中主要包含AlCrN晶體以及非晶態(tài)的SiN和BN。

        2)涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能及耐磨性能,平均摩擦因數(shù)為0.63,硬度高達(dá)38.89 GPa。

        3)涂層在800 ℃時保持穩(wěn)定,當(dāng)溫度增加到900 ℃時,涂層發(fā)生調(diào)幅分解,形成c-AlN、hcp-AlN和Cr2N多相復(fù)合物,引起硬度增加;1000 ℃退火后,涂層進(jìn)一步分解,但硬度仍然高于35 GPa。

        4)涂層的平均摩擦因數(shù)隨退火溫度的增加基本保持穩(wěn)定,經(jīng)1000 ℃退火后,平均摩擦因數(shù)降低,至0.66,表明涂層在高溫退火后仍具有良好的耐磨性能。

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        Preparation and Performance of AlCrBN/AlCrSiN Nanocrystalline Multilayer Composite Coatings

        a,a,a,b,a,a,a,a

        (a. School of Power and Mechanical Engineering, b. Institute of Industrial Science and Technology, Wuhan University, Wuhan 430072, china)

        To extend the service life of cutting tool, AlCrBN/AlCrSiN nanocrystalline multilayer composite coating with high hardness, high wear resistance, self-lubrication and high thermal stability was prepared on the cemented WC-Co carbide and stainless steel substrate by multi-arc ion plating technology. The morphology, structure, mechanical properties and wear resistance of the coating before and after annealing in the range of 600~1000 ℃ were systematically studied by scanning electron microscopy, X-ray diffraction, transmission electron microscopy, nano-indentation and friction and wear tester. The AlCrSiN/AlCrBN coating exhibits a typical nanocrystalline composite multilayer structure with fcc-AlCrN nanocrystals embedded in the amorphous SiNand BN. The coating has excellent thermal stability performance, and its structure can be maintained to 800 ℃ without change. When the temperature increases to 900 ℃, the coating undergoes amplitude modulation decomposition, forming structures such as c-AlN, hcp-AlN and Cr2N. The structure of coating is stable after annealing at 1000 ℃, since CrN phase also can be detected in the coating. The coating nanohardness and average friction coefficient are 29.15 GPa and 0.67, respectively. AlCrSiN/AlCrBN coating has excellent mechanical properties, wear resistance and high temperature thermal stability, remains stable below 800 ℃, and can still maintain high hardness and good wear resistance after annealing at 1000 ℃, and has good application prospects in the field of high-speed cutting tool coating.

        arc ion plating; cutting tool coatings; nanocomposite structure; mechanical properties; wear resistance; thermal stability

        TG174.442;TG506

        A

        1001-3660(2022)02-0048-09

        10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.005

        2021-12-25;

        2022-02-10

        2021-12-25;

        2022-02-10

        國家自然科學(xué)基金(U1832127)

        Supported by the National Natural Science Foundation of China (U1832127)

        楊兵(1977—),男,博士,教授、博導(dǎo),主要研究方向為表面工程。

        YANG bing (1977—), Male, Doctor, Professor, Ph. D. supervisor, Research focus: surface engineering.

        張磊, 劉琰, 曾曉梅, 等. AlCrBN/AlCrSiN納米晶多層復(fù)合涂層的制備及其性能[J]. 表面技術(shù), 2022, 51(2): 48-56.

        ZHANG Lei, LIU Yan, ZENG Xiao-mei, et al. Preparation and Performance of AlCrBN/AlCrSiN Nanocrystalline Multilayer Composite Coatings[J]. Surface Technology, 2022, 51(2): 48-56.

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