CrAlVN和CrAlZrN涂层的力学及热性能研究

【作者】 陈利； 杜勇； 裴斐； 杨兵；

【机构】 中南大学粉末冶金国家实验室； 株洲钻石切削刀具股份有限公司；

【摘要】 亚稳相的CrAlN涂层由于其优良的力学性能和高温抗氧化性能成为一种新型的涂层材料而被广泛应用于切削刀具,但CrAlN涂层在～900℃时会向其稳定相六方（w） AlN转化而使其力学性能显著降低。随着高速切削和干式切削技术的广泛应用,尤其在切削一些难加工材料时,刀具刃口的温度可能达到1000℃以上,超过了CrAlN涂层的服役温度。通过CrAlN涂层的多元合金化来改善其性能成为目前刀具涂层的研究热点。本工作研究了V、Zr的掺杂对Cr-Al-N涂层的微结构、力学及热性能的影响。采用阴极弧蒸发方法制备了Al含量接近的Cr_0.48Al_0.52N、Cr_0.44Al_0.50Zr_0.06N和Cr_0.44Al_0.50V_0.06N涂层,并借助XRD、纳米压痕、SEM、DSC研究了涂层的微观结构、力学性能、热稳定性和抗氧化性能。研究表明:制备的上述三种涂层均为面心立方结构;V、Zr的加入改善了CrAlN涂层的力学和热稳定性能,CrAlN、CrAlVN和CrAlZrN涂层的硬度分别为～25.6GPa、～28.9GPa和～32.5GPa,热分解过程中生成w-AlN的温度由CrAlN的～1000℃上升到CrAlVN的1100℃和℃rAlZrN的1300℃;但是,V、Zr的加入降低了CrAlN涂层的抗氧化性能。更多还原