TiAlCrN涂层的高温氧化行为

对Ti（C,N）基金属陶瓷基体上沉积的TiAlCrN涂层在800-1000℃静态空气中的氧化行为进行研究，并与在相同实验条件下的TiAlN涂层以及Ti（C,N）基金属陶瓷基体的氧化行为进行比较。采用分析天平、XRD和SEM （EDS）等分析测试手段对涂层和金属陶瓷基体的高温氧化质量增加特性、氧化产物的物相以及氧化膜的表面和截面形貌进行了研究。结果表明：TiAlCrN涂层在800、900和1000℃的静态空气中氧化质量增加速率最小，氧化膜的表面颗粒也最细小；TiAlCrN涂层在1000℃的氧化产物为TiO 2、Al2O3以及少量非计量化合物Cr2O2.4；TiAlCrN涂层在1000℃氧化4 h形成的氧化膜内部有一富含Al 2 O 3和Cr氧化物的氧化层，富Al、Cr内层对氧离子向涂层内部扩散具有强烈的阻碍作用；Cr元素提高涂层中贫Al区的抗氧化性能以及与Al 2 O 3形成（Al, Cr）2 O 3阻止氧向内扩散，使得TiAlN涂层添加Cr后高温抗氧化能力得到提高。

基体偏压对镁合金表面镀TiAlCrN涂层组织和性能的影响

为了提高镁合金表面性能,采用多弧离子镀技术在AZ31镁合金表面制备TiAlCrN涂层,研究基体偏压对TiAlCrN涂层结构和性能的影响。结果表明:在偏压为100 V时,制备的TiAlCrN涂层表面大颗粒数量较少且均匀细小,涂层表面质量较高。随着偏压增大,TiAlCrN涂层的硬度和结合力先增加后降低,当偏压为100 V时TiAlCrN涂层的显微硬度和膜基结合力达到最高,分别为2634.5 HV和26.4 N。随着偏压增加,TiAlCrN涂层试样氧化增重率先减少再增加,在偏压为100 V时,氧化增重率最低,TiAlCrN涂层高温抗氧化性能最佳。在偏压为100V时,TiAlCrN涂层有最小的腐蚀电流密度4.286×10^(-7)A·cm^(-2),涂层的耐腐蚀性能最佳。在适当的偏压下可以获得致密均匀的涂层,涂层的耐腐蚀性能得到了提高。

电弧离子镀TiAlCrN多元涂层的性能研究

利用电弧离子镀技术采用Ti0.5Al0.5合金靶和纯Cr靶在钛合金TC11基片上制备了TiAlCrN多元涂层。用扫描电镜、X射线衍射仪、高分辨率透射电镜(HRTEM)分析了涂层表面、断面形貌、物相结构及微观结构。测试了涂层的显微硬度,研究了钛合金镀膜样品的耐磨性。试验结果表明,TiAlN涂层添加Cr元素后表现出较强的(220)择优取向,形成(Ti,Al)N和(Ti,Cr)N混合物相结构。透射电镜分析表明,该涂层晶粒细小,取向比较复杂,结构呈混晶排列。TiAlCrN涂层在大气环境中700℃氧化100 h后,涂层保持完整,主要以氮化物的形态存在,对TC11钛合金基体有良好的保护作用。室温干磨损试验表明,TiAlCrN涂层在强度较弱的区域出现片状剥落,且EDS分析表明,磨损过程存在部分氧化磨损的特征。

耐热钢表面TiAlCrN/NiCrAlY涂层的制备和热震性能

X12CrMoWVNbN10-1-1耐热钢因其优良的性能被用作超超临界蒸汽轮机转子和叶片材料,缺点是随着温度的升高,其性能迅速下降。采用真空电弧离子镀在该耐热钢表面沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层,研究了该涂层的表面形貌、截面形貌、成分和结合力,同时还研究了该涂层在650℃条件下的热震性能。结果表明:使用真空电弧离子镀可制备厚度为8μm的致密TiAlCrN/NiCrAlY涂层,表面成分为Ti0.51Al0.17Cr0.16N0.15。涂层的临界开裂应力LC1为25N,涂层与基体剥离的临界载荷LC2大于60N。通过沉积TiAlCrN/NiCrAlY涂层可显著提高该耐热钢的抗热震性能。

Cr掺杂对TiAlN涂层的择优取向和摩擦性能的影响机理

为了改善TiAlN涂层力学性能和耐磨损性能,本工作利用阴极电弧技术在316 L不锈钢表面制备了不同Cr含量的TiAlCrN涂层,并探讨Cr掺杂对涂层的组织结构及力学性能的影响,揭示了涂层的摩擦磨损机理。结果表明:TiAlCrN涂层均呈立方结构且沿(200)、(111)、(220)、(311)晶面生长;随着Cr靶电流增加,涂层晶粒沿(111)晶面生长的织构系数增大,即Cr掺杂有利于涂层沿(111)晶面择优生长;TiAlCrN涂层的硬度和结合力均随Cr靶电流的升高而增大,Cr靶电流为150 A时,涂层表现出最大的硬度(25.50 GPa)和结合力(26.97 N);TiAlCrN涂层的摩擦系数及磨损率随Cr靶电流的增大而减小,Cr靶电流为150 A时,涂层表现出最低的摩擦系数(0.26)和磨损率(1.87×10^(-5)mm 3·N^(-1)·m^(-1));TiAlCrN涂层的主要磨损机理为磨粒、氧化及黏着磨损;对于高Cr靶电流制备的TiAlCrN涂层,其在摩擦磨损过程中具备较好润滑性的CrO_(x)优先于TiO_(x)、AlO_(x)形成,从而表现出低的磨损率;Cr掺杂能够有效改善TiAlN涂层在摩擦中的剥落现象,进一步提高涂层力学及摩擦磨损性能。

M2和H13钢离子渗氮-电弧镀TiAlCrN膜复合技术

对M2和H13钢进行离子渗氮-多弧离子镀TiAlCrN膜复合表面改性,并采用电子探针、X射线衍射、扫描电镜、纳米压痕和微米划痕仪等手段分析了薄膜的成分、组织结构与力学性能。结果表明,不同衬底对膜的成分及微观结构影响不大。TiAlCrN/M2和TiAlCrN/H13复合膜的膜基结合力都比较高,而TiAlCrN/M2复合膜的综合力学性能优于TiAlCrN/H13。

PVD涂层硬质合金刀具加工2Cr13性能对比试验研究

在相同材质刀片基体上分别涂覆不同种类的PVD涂层制成试验刀片。采用光学显微镜、扫描电子显微镜SEM及能谱仪EDS等对刀片涂层进行对比分析,用试验刀片分别对2Cr13不锈钢进行高速干式铣削试验,分析各涂层对刀片磨损形貌及其损坏机理的影响,对比各刀片的切削寿命,以优选出最佳涂层。分析结果表明,未涂层的刀片寿命最低,Ti Si N/Ti Al N涂层为最佳涂层,Ti Al Si N涂层刀片高温性能较好,双层结构Al Ti N涂层较Ti Al Cr N涂层和单层Al Ti N涂层表现出更好的耐磨性和高温性能。