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调制周期对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层膜微结构和性能的影响
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作者 王重阳 刘艳梅 +5 位作者 阎兵 朱建博 薛锐 徐远剑 Kim Kwang Ho 王铁钢 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第15期57-67,共11页
目的通过优化AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层的调制周期,提升涂层的力学性能和摩擦学性能。方法采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术,固定调制比为5∶1,制备具有不同调制周期的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层。利用XRD和... 目的通过优化AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层的调制周期,提升涂层的力学性能和摩擦学性能。方法采用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术,固定调制比为5∶1,制备具有不同调制周期的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层。利用XRD和SEM分析涂层物相组成,观察其微观形貌;借助纳米压痕仪、划痕仪、高温摩擦试验机及轮廓仪测试涂层的硬度、弹性模量、临界载荷,以及摩擦磨损性能。结果掺杂Mo元素后,AlCrMoSiN层生成了大量的非晶相,并观察到沿AlN(111)晶面共格外延生长。AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层表面颗粒随着调制周期的增大逐渐变小,整体呈“花椰菜”状,且致密、无缺陷。随着调制周期的增大,硬度、H/E和H^(3)/E^(*2)呈先升高后降低的趋势;涂层的平均摩擦因数呈先降低后升高的趋势。当调制周期为145 nm(AlCrSiN层厚度约为120 nm,AlCrMoSiN层厚度约为25 nm)时,多层涂层中层间界面清晰,涂层的硬度最高,约为24.9GPa,摩擦因数和磨损率均最低,分别为0.57、1.46×10^(-6)mm^(3)/(N·m),临界载荷为75.8N。结论多层复合涂层的调制周期对其结构和性能具有重要影响,当调制周期为145nm时,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层具有最佳的综合性能。 展开更多
关键词 磁控溅射 多层复合涂层 alcrsin/AlCrMoSiN 调制周期 摩擦学行为
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脉冲偏压占空比对电弧离子镀AlCrSiN涂层结构和性能的影响 被引量:1
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作者 白乌力吉 刘艳梅 +4 位作者 张蕊 王重阳 许梦娇 尹霜 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2024年第1期1-7,共7页
为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物... 为优化电弧离子镀AlCrSiN涂层的制备工艺,获得最佳的脉冲偏压占空比,采用全自动脉冲电弧离子镀技术,在不同脉冲偏压占空比下分别制备AlCrSiN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、划痕仪、球-盘式摩擦磨损试验机等对涂层物相组成、表面形貌、力学性能及摩擦学行为进行表征。结果表明:当脉冲偏压占空比从60%上升到80%时,制备的AlCrSiN涂层表面微坑缺陷和大颗粒数量逐渐减少,涂层结构变得更加致密;当脉冲偏压占空比增大到90%时,涂层表面粗糙度增加。当脉冲偏压占空比为70%时,AlCrSiN涂层硬度最高,约为11.35 GPa;当脉冲偏压占空比为80%时,涂层临界载荷Lc3达最大值98.5 N。当脉冲偏压占空比为80%时,涂层摩擦系数最低,约为0.50。涂层磨损率随脉冲偏压占空比增加,先上升后下降,当脉冲偏压占空比为60%时,制备的AlCrSiN涂层磨损率最低,约3.21×10^(-3)μm^(3)/(N·μm)。经比较,当脉冲偏压占空比为70%时,制备的涂层具有最佳的综合性能。 展开更多
关键词 全自动电弧离子镀 alcrsin涂层 脉冲偏压占空比 微观结构 力学性能 摩擦性能
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电弧离子镀AlCrSiN涂层及其切削性能研究
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作者 姜春昌 《黑龙江科学》 2024年第20期80-83,共4页
为解决刀具在高速切削时寿命短、加工效率低等问题,在刀具上涂覆AlCrSiN涂层提升刀具的硬度、韧性、耐磨性和抗氧化性能,采用电弧离子镀技术,通过改变沉积温度在基体材料上制备AlCrSiN涂层,利用纳米压痕仪、划痕测试仪和高温摩擦磨损试... 为解决刀具在高速切削时寿命短、加工效率低等问题,在刀具上涂覆AlCrSiN涂层提升刀具的硬度、韧性、耐磨性和抗氧化性能,采用电弧离子镀技术,通过改变沉积温度在基体材料上制备AlCrSiN涂层,利用纳米压痕仪、划痕测试仪和高温摩擦磨损试验机测试涂层的硬度、膜基结合力和摩擦磨损性能。根据实验所得数据,利用最优的工艺参数在硬质合金刀片表面沉积AlCrSiN涂层,并与纳米蓝(AlTiN)涂层刀片进行切削性能对比。结果表明,随着沉积温度的升高,涂层硬度和膜基结合力呈线性增加,但沉积温度的逐渐升高会使涂层的摩擦系数与磨损率先下降后升高,在350℃时为最低值,此时AlCrSiN涂层耐磨性能最佳且硬度和膜基结合力较好,说明AlCrSiN涂层铣刀片比纳米蓝(AlTiN)涂层铣刀片的耐磨性好,使用寿命长,具有更好的抗月牙洼磨损能力,可用于更高的切削速度。此外,AlCrSiN涂层铣刀片切削过程平稳且切削力波动较小,产生带状切屑,对工件表面破坏小,而纳米蓝(AlTiN)涂层刀片产生C形屑,易刮伤已加工表面。 展开更多
关键词 电弧离子镀 alcrsin涂层 纳米蓝(AlTiN)涂层 沉积温度 切削性能
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沉积温度对电弧离子镀AlCrSiN涂层的影响 被引量:2
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作者 刘艳梅 张蕊 +5 位作者 朱强 王重阳 白乌力吉 曹凤婷 范其香 王铁钢 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期149-157,共9页
目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损... 目的优化涂层制备工艺,改善AlCrSiN涂层的力学及摩擦性能。方法采用可调节磁场强度的新型电弧离子镀技术,在不同沉积温度下研制AlCrSiN涂层。利用XRD及SEM分析AlCrSiN涂层的相结构、截面形貌,借助纳米压痕仪、划痕测试仪、高温摩擦磨损试验机以及台阶仪测试AlCrSiN涂层硬度、膜/基结合强度以及摩擦磨损性能。系统分析沉积温度对AlCrSiN涂层的成分分布、微观结构演变、力学性能的影响,并研究沉积温度对AlCrSiN涂层摩擦磨损性能的影响规律及磨损机制。结果随着沉积温度逐渐升高,涂层吸附原子的活性增强,涂层沉积速率出现先上升、再下降的趋势。随着沉积温度升高,涂层中的Cr2N相逐渐替代CrN相,且hcp-AlN相沿(11■0)晶面择优生长。各沉积温度下,AlCrSiN涂层均与单晶硅片基体表面结合良好,且具有良好的致密性。沉积温度的升高,增强了原子的扩散能力,致使晶粒尺寸增大。随着沉积温度升高,涂层的硬度及弹性模量均呈上升趋势,而H/E、H3/E*2均先升高、后降低,涂层膜/基结合强度逐渐增大。当沉积温度为350℃时,所制备的AlCrSiN涂层特征值H/E、H3/E*2最高,此时涂层的耐磨性能最佳;当沉积温度升至450℃时,涂层的纳米硬度最大,约为25.59 GPa,弹性模量也最大,为501.76 GPa,涂层的结合强度最高,为121.9 N。结论通过改变沉积温度,调控AlCrSiN涂层的微观结构,制备的AlCrSiN涂层均较为致密,无明显孔洞等缺陷。AlCrSiN涂层结合强度整体上处于较高水平,并表现出较好的耐磨性能。当沉积温度为350℃时,涂层摩擦系数最低,H/E和H3/E*2均达到最大值,此时涂层的耐磨损性能最佳。 展开更多
关键词 电弧离子镀 alcrsin涂层 沉积温度 摩擦磨损 力学性能
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调制比对AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层结构的影响及涂层刀具的切削性能 被引量:1
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作者 朱建博 刘艳梅 +4 位作者 王瑜 王欢 王重阳 党钰钦 王铁钢 《材料保护》 CAS CSCD 2023年第4期10-21,共12页
为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用... 为解决硬质合金刀具切削淬硬钢时面临易磨损、寿命短的难题,在刀具表面涂覆硬度高、耐磨损的防护涂层是一种经济实用的方法。利用高功率脉冲磁控溅射与脉冲直流磁控溅射复合技术制备了不同调制比的AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层,利用扫描电镜、纳米压痕仪、白光干涉仪等对多层膜的微观结构、力学性能以及涂层刀具的切削性能进行表征和分析。研究表明,当调制比为3∶1时,多层膜择优生长取向由(111)晶面转为(200)晶面,多层膜的表面致密度得到改善,层状结构明显,晶粒得到细化。此时,涂层硬度达25.7 GPa,临界载荷为79.6 N,耐磨性最强,磨损率为0.74×10^(-6)mm^(3)/(N·m),摩擦系数最低约0.45。将后刀面磨损带宽度0.3 mm作为磨钝标准,干切削淬火C1045中碳钢,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具的寿命比AlCrSiN涂层刀具寿命提高1.2倍,比无涂层刀具寿命提高3.2倍。切削过程中多层复合涂层内部分Mo元素被氧化成层状MoO3,起到润滑作用,有效降低了切削力和摩擦产生的切削热,延长了刀具使用寿命。无涂层刀具、AlCrSiN涂层刀具、AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具连续切削25 min后,切屑颜色越来越浅,切削温度越来越低。经观察与计算,AlCrSiN/AlCrMoSiN多层复合涂层刀具所产生的切屑锯齿化程度最高,约为0.36,易于自动断屑,更有利于切削的持续进行。 展开更多
关键词 alcrsin/AlCrMoSiN多层复合涂层 调制比 自润滑涂层 切削性能
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AlCrSiN/Cr周期复合薄膜的制备及红外辐射特性和摩擦磨损性能
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作者 傅雄 罗新宇 +5 位作者 李加林 宋宏甲 周昱 蔺玉冰 钟向丽 王金斌 《材料导报》 CSCD 北大核心 2023年第S02期69-73,共5页
红外隐身技术是现代隐身技术的重要一环,它能有效降低目标被红外侦察技术发现的风险。然而,传统的红外隐身材料虽然具有较低的红外发射率,但在耐磨损、抗高温氧化、抗腐蚀等方面表现不佳。尤其是在沙漠、火山等恶劣环境下,这些材料很难... 红外隐身技术是现代隐身技术的重要一环,它能有效降低目标被红外侦察技术发现的风险。然而,传统的红外隐身材料虽然具有较低的红外发射率,但在耐磨损、抗高温氧化、抗腐蚀等方面表现不佳。尤其是在沙漠、火山等恶劣环境下,这些材料很难同时满足红外隐身性能和功能性的需求。为此,本工作采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN/Cr周期复合薄膜,并研究了不同循环周期对薄膜红外辐射特性、力学性能和摩擦磨损性能的影响。研究结果表明:AlCrSiN/Cr周期复合薄膜中的相结构主要由AlCrN固溶相和Cr金属相两种构成,其平均红外发射率较低(0.27),硬度较高(1962HV),薄膜与基底之间的结合力超过100 N。随着周期数的增加,薄膜的摩擦磨损行为趋于稳定,在三周期时,磨损率达到2.78×10^(-6) mm^(3)/(N·m)的较低值。 展开更多
关键词 电弧离子镀 alcrsin/Cr 周期复合薄膜 红外发射率 摩擦磨损
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AlTiSiN/AlCrSiN纳米多层复合涂层的结构及性能研究 被引量:4
7
作者 杨兵 刘琰 +5 位作者 刘辉东 罗畅 万强 蔡耀 陈浩 陈燕鸣 《中南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2016年第3期13-16,共4页
以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了... 以AlTiSi合金和AlCrSi合金为靶材料,采用阴极电弧离子镀技术在单晶硅、硬质合金基底上沉积AlTiSiN/AlCrSiN纳米晶多层复合涂层,系统研究了氮气压强变化对AlTiSiN/AlCrSiN复合涂层结构和力学性能的影响.利用扫描电镜和X射线衍射仪分析了涂层的形貌和相结构,用显微硬度计和摩擦磨损仪测量了涂层显微硬度和摩擦系数.结果表明:氮气压强对涂层微结构和性能具有较大影响,涂层是以NaCl型TiN和CrN相结构为主的多晶材料.由于多元素掺杂导致复合涂层的衍射峰与纯TiN和CrN衍射峰位相比发生一定的偏移.随着氮气压强的增大,涂层的衍射峰强度逐渐降低并宽化,说明随着氮气压强的增大晶粒尺寸减小.涂层表面的颗粒污染和沉积气压密切相关,随气压增加污染颗粒尺寸逐步减少,涂层表面粗糙度降低;当氮气压从2.0Pa增加到4.0Pa时涂层的硬度值由2437.9HK逐渐增大至3221.5HK;涂层摩擦学性能也和氮气压密切相关,当氮气压强低于3.0Pa时,平均摩擦系数约0.410;而在氮气压强高于3.0Pa后,平均摩擦系数逐渐降至0.258. 展开更多
关键词 电弧离子镀 AlTiSiN/alcrsin复合涂层 氮气压强 显微硬度 摩擦系数
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占空比对脉冲电弧离子镀AlCrSiN涂层热稳定性和抗氧化性的影响 被引量:10
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作者 钟星 王启民 +3 位作者 许雨翔 伍一铭 莫锦君 吴正涛 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第5期99-107,共9页
采用脉冲和直流电弧离子镀技术制备AlCrSiN涂层,研究占空比对涂层结构和性能的影响。采用扫描电镜观测涂层的生长形貌和化学成分,利用XRD分析涂层的相组成,结合光电子能谱技术分析涂层中元素化学键价,并通过纳米压痕法检测涂层的硬度和... 采用脉冲和直流电弧离子镀技术制备AlCrSiN涂层,研究占空比对涂层结构和性能的影响。采用扫描电镜观测涂层的生长形貌和化学成分,利用XRD分析涂层的相组成,结合光电子能谱技术分析涂层中元素化学键价,并通过纳米压痕法检测涂层的硬度和弹性模量。此外,对涂层进行真空退火和氧化处理,以评价涂层的高温结构和力学稳定性以及抗氧化性。结果表明:AlCrSiN涂层均为非晶Si3N4包裹纳米晶(Al, Cr)N的纳米复合结构;脉冲电弧沉积可以改善涂层的表面质量、提高组织致密性和硬度。占空比为1%时,AlCrSiN涂层具有最小的表面粗糙度(47 nm)和最高的硬度(31.5 GPa)。AlCrSiN涂层具有良好的热稳定性,950℃退火后其硬度仍高于30 GPa。AlCrSiN涂层的抗氧化温度超过1000℃;占空比的增加涂层的抗氧化性略有提升。 展开更多
关键词 alcrsin 占空比 硬度 热稳定性 抗氧化性
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N_2/Ar流量比对HiPIMS技术制备AlCrSiN刀具涂层膜基结合力的影响
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作者 李柏松 王铁钢 +1 位作者 侯翔 唐宽瑜 《装备制造技术》 2017年第12期67-69,共3页
近年来多元纳米复合涂层的发展,为制备高速切削、干式切削高质量涂层刀具提供了更优异的解决方案。采用国际新型高功率脉冲磁控溅射技术,制备了不同N_2/Ar流量比的AlCrSiN高铝含量纳米复合涂层。运用电子扫描显微镜、纳米划痕仪对涂层... 近年来多元纳米复合涂层的发展,为制备高速切削、干式切削高质量涂层刀具提供了更优异的解决方案。采用国际新型高功率脉冲磁控溅射技术,制备了不同N_2/Ar流量比的AlCrSiN高铝含量纳米复合涂层。运用电子扫描显微镜、纳米划痕仪对涂层力学性能进行表征。结果表明:N_2/Ar流量比的增加使AlCrSiN涂层膜基结合强度显著下降。N_2/Ar=1/4时临界载荷最大为66N.临界载荷的变化由沉积粒子动能主导同时与涂层显微结构的演化以及HiPIMS技术的工艺特点密切相关。 展开更多
关键词 纳米复合薄膜 alcrsin薄膜 高功率脉冲磁控溅射 膜/基结合力
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AlCrSiN涂层刀具干车削Ti-6Al-4V钛合金的切削性能研究 被引量:4
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作者 刘杰 朱水生 +1 位作者 肖晓兰 邓欣 《广东工业大学学报》 CAS 2021年第2期99-106,共8页
使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金。研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层... 使用未涂层的和AlCrSiN涂层的硬质合金车刀片以3种切削速度干式车削Ti-6Al-4V钛合金。研究发现AlCrSiN涂层刀片的切削寿命在各切削速度下都超过无涂层刀片,而切削力、切削温度和工件表面粗糙度3项指标均低于无涂层刀具,说明AlCrSiN涂层能够有效地保护基体从而维持刀具的锋利度。2种刀具在切削过程中均出现切削力先上升后下降的现象,这与二者高温下产生的润滑氧化物有关。切削温度和工件粗糙度都与后刀面磨损量有正相关关系,即随着后刀面磨损量的增加,温度和粗糙度都随之增加,但温度的增加还与前刀面第一变形区塑性变形增大,热量增加有关。另外,2种刀具产生的切屑尺寸、颜色、锯齿频率也证明了AlCrSiN涂层刀具磨损较慢,切削温度较低。 展开更多
关键词 alcrsin涂层 TI-6AL-4V 切削力 切削温度 粗糙度 刀具磨损
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基体偏压对AlCrSiN涂层结构及力学性能的影响 被引量:2
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作者 唐明 代明江 +4 位作者 韦春贝 邱万奇 林松盛 侯惠君 李洪 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第18期3099-3103,共5页
AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(S... AlCrSiN涂层因具有高硬度、优异的耐磨损性及抗高温氧化性而备受关注。为提高AlCrSiN涂层的性能,采用电弧离子镀技术制备了AlCrSiN涂层,研究了基体偏压对AlCrSiN涂层微观组织及力学性能的影响。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、显微硬度计、划痕仪及球-盘式摩擦磨损试验机对AlCrSiN涂层的表面形貌、物相组成和力学性能进行表征。研究结果表明:不同基体偏压的AlCrSiN涂层具有B1-NaCl晶体结构和无柱状晶结构;适当提高基体偏压,可细化AlCrSiN涂层的晶粒,提高涂层的表面质量及致密性,从而提高涂层的性能;基体偏压为150V的涂层致密性最好,具有更高的硬度(3 430HV)、结合力(76N)及更好的耐磨损性能。 展开更多
关键词 电弧离子镀 基体偏压 alcrsin涂层 力学性能
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真空热处理强化AlCrSiN/Mo涂层研究 被引量:1
12
作者 李壮 刘艳梅 +3 位作者 朱建博 蒙德强 曹凤婷 王铁钢 《天津职业技术师范大学学报》 2021年第4期6-13,共8页
采用复合脉冲磁控溅射技术沉积AlCrSiN/Mo涂层,并利用真空热处理方式改善涂层微观结构和性能。利用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、应力测试仪、摩擦磨损试验机分别对沉积态、600℃、700℃、800℃、900℃真空热处理后的AlCrSiN/Mo... 采用复合脉冲磁控溅射技术沉积AlCrSiN/Mo涂层,并利用真空热处理方式改善涂层微观结构和性能。利用SEM、XRD、EDS、纳米压痕仪、划痕仪、应力测试仪、摩擦磨损试验机分别对沉积态、600℃、700℃、800℃、900℃真空热处理后的AlCrSiN/Mo涂层元素成分、微观结构、力学性能及摩擦磨损性能进行测试。实验结果表明:经真空热处理后,AlCrSiN/Mo涂层仍保持nc-(Al,Cr,Mo)N/a-Si_(3)N_(4)的纳米复合结构,并沿(200)晶面择优生长,涂层中hcp-AlN相消失;涂层表面颗粒生长更加充分,组织结构更加致密,孔隙率减少;硬度、韧性及残余应力均有所增加,临界载荷下降,耐磨性能得到一定改善。当热处理温度达到900℃时,涂层表现出最好的综合性能,硬度H高达17.60 GPa,表面质量最佳,摩擦系数和磨损率最低,分别为0.61和1.69×10^(-3)μm^(3)/(N·μm),此时H/E和H^(3)/E^(*2)最高。 展开更多
关键词 复合磁控溅射 alcrsin/Mo涂层 真空热处理 微观结构 力学性能 摩擦学性能
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过渡层TiAlN的力学性能与微观结构对AlCrSiN涂层宏观力学性能的影响 被引量:3
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作者 李加林 赵学书 +2 位作者 宋宏甲 钟向丽 王金斌 《中国表面工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期41-48,共8页
AlCrSiN多元硬质涂层具有优异的力学性能,在刀具领域有广泛应用前景。然而,如何在基底上制备出力学性能优异的AlCrSiN涂层有待进一步研究。基于电弧离子镀技术,在硬质合金基底上沉积了不同Ti/Al原子比的TiAlN过渡层,并在其上沉积了AlCr... AlCrSiN多元硬质涂层具有优异的力学性能,在刀具领域有广泛应用前景。然而,如何在基底上制备出力学性能优异的AlCrSiN涂层有待进一步研究。基于电弧离子镀技术,在硬质合金基底上沉积了不同Ti/Al原子比的TiAlN过渡层,并在其上沉积了AlCrSiN涂层,研究了过渡层TiAlN的微观结构(晶面取向、晶粒尺寸、致密度等)对功能层AlCrSiN力学性能的影响。Ti-Al-N固溶相的择优取向为(200)。随着Ti含量的增加,(200)衍射峰宽化,晶粒细化,致密程度提高,硬度增加。Ti/Al原子比为2.75时,TiAlN晶粒尺寸为9.549nm,其上制备的AlCrSiN硬度值达到3139.6HV,并且涂层与基底间的结合力高达92N。细化(200)取向的TiAlN过渡层晶粒可以有效提高其上AlCrSiN涂层的硬度以及涂层与硬质合金基底的结合力。研究成果对提高功能层AlCrSiN的力学性能及涂层刀具的寿命有一定的指导意义。 展开更多
关键词 Ti/Al原子比 TiAlN/alcrsin涂层 晶粒尺寸 过渡层 结合力
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沉积温度对高功率脉冲磁控溅射AlCrSiN涂层结构和性能的影响 被引量:9
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作者 王铁钢 李柏松 +3 位作者 张姣姣 唐宽瑜 刘艳梅 姜肃猛 《稀有金属材料与工程》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2578-2584,共7页
采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在不同沉积温度下制备了Al-Cr-Si-N涂层。系统研究了沉积温度对涂层结构、成分、显微形貌、力学和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度由100℃升至350℃,涂层内部开始由非晶向纳米晶转化,300℃... 采用高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)技术在不同沉积温度下制备了Al-Cr-Si-N涂层。系统研究了沉积温度对涂层结构、成分、显微形貌、力学和摩擦学性能的影响。结果表明:随着沉积温度由100℃升至350℃,涂层内部开始由非晶向纳米晶转化,300℃时出现fcc-AlN相;涂层平整性和致密性逐步改善,膜/基结合强度逐渐提高,在300℃达到最大值77 N,但温度继续升高至350℃时,严重的轰击刻蚀作用使临界载荷骤降至25 N;涂层硬度逐渐增加,在350℃达到最大值19.4GPa;涂层内应力整体呈下降趋势,由–0.8 GPa逐渐降低至–0.4 GPa左右。 展开更多
关键词 HIPIMS alcrsin涂层 沉积温度 力学性能 摩擦系数
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多弧离子镀工艺对硬质合金PCB铣刀涂层性能的影响
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作者 杨小璠 林海洋 +3 位作者 陈艺聪 纪荣杰 沈志煌 李凌祥 《金刚石与磨料磨具工程》 CAS 北大核心 2023年第5期586-591,共6页
在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳... 在硬质合金PCB(printed circuit board)铣刀表面制备高性能的硬质涂层,可以改善切削过程中刀具快速磨损的问题。采用多弧离子镀涂层技术在YG06硬质合金试片及PCB铣刀基体上分别制备AlCrN单涂层、CrN/AlCrN复合涂层以及AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层,利用压痕仪及扫描电镜分析观察3种涂层的力学性能及形貌特征,且在相同条件下对3种PCB涂层铣刀进行涂层性能对比试验,分析刀具磨损机理。结果表明:3种工艺方案的涂层均有较好的膜基结合力;AlCrSiN/AlCrN纳米复合涂层铣刀使用寿命最长,约为CrN/AlCrN复合涂层铣刀的1.5倍,AlCrN单涂层铣刀的1.9倍;且其涂层的致密性和表面质量最好,更适用于IT158覆铜板的高速切削加工。 展开更多
关键词 PCB 多弧离子镀 alcrsin/AlCrN纳米复合涂层 铣削 刀具寿命
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Impact of Si on the high-temperature oxidation of AlCr(Si)N coatings 被引量:2
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作者 Nikolaus Jager Michael Meindlhumer +8 位作者 Michal Zitek Stefan Spor Hynek Hruby Farwah Nahif Jaakko Julin Martin Rosenthal Jozef Keckes Christian Mitterer Rostislav Daniel 《Journal of Materials Science & Technology》 SCIE EI CAS CSCD 2022年第5期91-100,共10页
The resistance of wear protective coatings against oxidation is crucial for their use at high temperatures.Here,three nanocomposite AlCr(Si)N coatings with a fixed Al/Cr atomic ratio of 70/30 and a varying Si-content ... The resistance of wear protective coatings against oxidation is crucial for their use at high temperatures.Here,three nanocomposite AlCr(Si)N coatings with a fixed Al/Cr atomic ratio of 70/30 and a varying Si-content of 0 at.%,2.5 at.% and 5 at.% were analyzed by differential scanning calorimetry,thermogravimetric analysis and X-ray in order to understand the oxidation behavior depending on their Si-content.Additionally,a partially oxidized AlCrSiN coating with 5 at.%Si on a sapphire substrate was studied across the coating thickness by depth-resolved cross-sectional X-ray nanodiffraction and scanning trans-mission electron microscopy to investigate the elemental composition,morphology,phases and residual stress evolution of the oxide scale and the non-oxidized coating underneath.The results reveal enhanced oxidation properties of the AlCr(Si)N coatings with increasing Si-content,as demonstrated by a retarded onset of oxidation to higher temperatures from 1100℃ for AlCrN to 1260℃ for the Si-containing coatings and a simultaneous deceleration of the oxidation process.After annealing of the AlCrSiN sample with5 at.%Si at an extraordinary high temperature of 1400℃ for 60 min in ambient air,three zones developed throughout the coating strongly differing in their composition and structure:(i)a dense oxide layer comprising an Al-rich and a Cr-rich zone formed at the very top,followed by(ii)a fine-grained transition zone with incomplete oxidation and(iii)a non-oxidized zone with a porous structure.The varying elemental composition of these zones is furthermore accompanied by micro-structural variations and a complex residual stress development revealed by cross-sectional X-ray nanodiffraction.The results provide a deeper understanding of the oxidation behavior of AlCr(Si)N coatings depending on their Si-content and the associated elemental,microstructural and residual stress evolution during high-temperature oxidation. 展开更多
关键词 alcrsin NANOCOMPOSITE Cathodic arc Oxidation behaviour Cross-sectional X-ray nanodiffraction
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