Si和Y摻雜對(Ti,Al)N和(Cr,Al)N涂層結構及性能的影響.pdf

1、本文采用磁控濺射技術在壓氣機葉片用1Cr11Ni2W2MoV熱強不銹鋼基體上沉積了(Ti，Al)N與(Ti，Al，Si，Y)N、(Cr, Al)N與(Cr, Al，Si，Y)N硬質涂層。采用場發(fā)射掃描電子顯微鏡(FESEM)、能譜分析(EDS)、X射線衍射(XRD)、顯微硬度計、劃痕儀等技術和設備，研究了基體偏壓和Si、Y摻雜對涂層的沉積速率、成分、相結構、力學性能（硬度及結合強度）和抗氧化性能的影響。
　　分別在未施加偏壓和施加

2、-100 V偏壓條件下，利用磁控濺射技術沉積了(Ti，Al)N和(Ti，Al，Si，Y)N硬質涂層。實驗結果表明:
　　1)偏壓及Si和Y摻雜明顯改變了涂層的相結構，提高了涂層致密度，施加-100 V偏壓的(Ti，Al，Si，Y)N涂層為非晶結構，表面更加均勻致密，沉積態(tài)涂層均為典型的柱狀晶結構。施加-100 V偏壓的(Ti，Al)N和(Ti，Al，Si，Y)N沉積態(tài)涂層與未施加偏壓的相應涂層相比，硬度均降低，尤其是(Ti，Al，

3、Si，Y)N涂層降低顯著。劃痕測試結果表明，在50N載荷范圍內，所有涂層均未出現(xiàn)連續(xù)性的剝落。
　　2)850和950℃氧化實驗表明:(Ti，Al，Si，Y)N涂層表面形成極薄且致密的Al2O3保護性氧化膜，大大降低了氧化速率。(Ti，Al，Si，Y)N(0 V)涂層經(jīng)850和950℃熱處理，硬度均顯著提高，原因可能歸因于B1相固溶體的分解，而(Ti，Al，Si，Y)N(-100 V)涂層經(jīng)850℃熱處理，硬度升高，可能歸因于Ti

4、N的重結晶（硬度升高）;經(jīng)950℃熱處理，硬度略有降低，可能是由于形成了硬度較低的B4相。
　　在不同偏壓下，利用雙極脈沖磁控濺射技術沉積了(Cr，Al)N(0、-100和-200V)和(Cr, Al，Si，Y)N(0、-100、-200、-300和-400 V)涂層。實驗結果表明:
　　1)所獲得的涂層均為B1 NaCl結構。偏壓的施加，引起沉積速率下降、表面顆粒尺寸減小、擇優(yōu)取向發(fā)生變化。當偏壓從0V增到-200 V時，

5、(Cr, Al)N及(Cr, Al，Si，Y)N硬度均升高，而結合力均下降。
　　2)850和950℃氧化實驗表明，(Cr, Al，Si，Y)N涂層表面形成極薄且致密的Al2O3和Cr2O3混合保護性氧化膜，大大降低了氧化速率。涂層和基體之間發(fā)生了元素互擴散。與未施加偏壓的(Cr, Al)N及(Cr, Al，Si，Y)N涂層相比，施加偏壓的相應涂層中互擴散現(xiàn)象更加明顯。在未加偏壓的涂層中，Cr和Al的分布比較均勻，F(xiàn)e主要分布在距