H13模具鋼表面磁控濺射CrNiTiAlN涂層的性能研究.pdf

1、本文利用閉合場非平衡磁控濺射離子鍍設(shè)備在H13鋼基體上沉積得到了CrNiTiAIN新型五元復(fù)合涂層。采用SEM、EDS、XRD等一系列測試手段對涂層的形貌、成分和相結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征和分析;測試了涂層的厚度、顯微硬度、韌性、結(jié)合強(qiáng)度、摩擦磨損等性能。主要考察了不同Ni靶電流和不同基體硬度對CrNiTiAIN涂層組織結(jié)構(gòu)及各項性能的影響。研究發(fā)現(xiàn):
　　 (1)Ni靶電流對CrNiTiAlN涂層的形貌、成分和相結(jié)構(gòu)有明顯影響，隨Ni靶

2、電流增大(0～5A):涂層表面晶粒細(xì)化，并出現(xiàn)彌撒分布的富Ni區(qū);涂層中Ni含量上升(0～26.57at％)，Cr(43.12～31.29at％)、N(47.03～33.06at％)含量相應(yīng)下降;涂層擇優(yōu)取向由應(yīng)變能最低的(111)晶面逐步轉(zhuǎn)變?yōu)閼?yīng)變能較高的(200)晶面。
　　 (2)CrNiTiAlN涂層厚度隨Ni靶電流增大波動較小，所有涂層厚度都在3.3～3.6um之間;所得涂層的顯微硬度都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于基體，Ni靶電流為3A時

3、涂層硬度最高，可達(dá)2585HV;涂層硬度隨Ni靶電流增大，先輕微上升，而后便急劇下降;隨Ni靶電流增大，涂層韌性呈現(xiàn)先變好后變壞的趨勢，Ni靶電流為3A時涂層表現(xiàn)出最好的韌性，Ni含量較高的兩組涂層韌性好于Ni含量較低的兩組涂層;Ni靶電流在0～3A的范圍內(nèi)對涂層的膜/基結(jié)合強(qiáng)度影響不大（Lc維持在60N左右），當(dāng)Ni靶電流為5A時，Lc降到了55N;高硬度基體對涂層的承載能力較強(qiáng)，硬基體涂層的基本力學(xué)性能明顯好優(yōu)于軟基體涂層。