沉积气压对AlCrTiSiN涂层组织结构、力学与抗高温氧化性能的影响

TG174.444; 沉积气压是涂层制备的重要工艺参数,为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响,采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术,改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能.结果表明:2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al,Cr,Ti)N,均沿(111)晶面择优生长,但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大,表明其择优取向更明显.与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比,0.6...

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Published in材料保护 Vol. 57; no. 5; pp. 128 - 136
Main Authors 管梦雪, 范其香, 郭明璐, 张硕, 郝雪卉, 吴正环, 曹凤婷, 王铁钢
Format Journal Article
LanguageChinese
Published 国家模具产品质量检验检测中心,广东 东莞 523841%聊城大学材料科学与工程学院,山东 聊城 252059%国家模具产品质量检验检测中心,广东 东莞 523841 15.05.2024
天津职业技术师范大学 天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津 300222%天津职业技术师范大学 天津市高速切削与精密加工重点实验室,天津 300222
Subjects
沉积气压
力学性能
microstructure
抗高温氧化性能
magnetron sputtering
mechanical property
磁控溅射
high-temperature oxidation resistance
deposition pressure
组织结构
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ISSN1001-1560
DOI10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0110

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Summary:TG174.444; 沉积气压是涂层制备的重要工艺参数,为研究其对AlCrTiSiN纳米复合涂层组织结构、力学性能与抗高温氧化性能的影响,采用射频磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合技术,改变沉积气压(0.6,0.8 Pa)制备出2种AlCrTiSiN纳米复合涂层,并利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜(SEM)及其附带的能谱仪(EDS)、纳米压痕仪等对比分析了2种涂层的结构与性能.结果表明:2种沉积气压下制备涂层的相结构均为fcc-(Al,Cr,Ti)N,均沿(111)晶面择优生长,但0.8 Pa制备涂层的(111)织构系数更大,表明其择优取向更明显.与沉积气压为0.8 Pa制备的涂层相比,0.6 Pa制备的涂层表面颗粒更细小,涂层更致密,具备更佳的力学性能,拥有更优异的抗弹性变形能力、抗塑性变形能力和膜基结合力.这一方面是因为在低沉积气压下沉积粒子到达基体上的能量更大;另一方面是由于0.8 Pa制备的涂层中可能出现了厚度较大并且较软的Si3N4相.在900℃氧化6 h后,涂层表面均生成了一层连续、致密的Al2 O3混合氧化膜,有效阻止了O向涂层内扩散,可对氧化膜下方涂层起到一定的保护作用.随着沉积气压由0.6 Pa增加到0.8 Pa,氧化物颗粒增大,氧化膜厚度增大,抗高温氧化性能下降.
ISSN:1001-1560
DOI:10.16577/j.issn.1001-1560.2024.0110