PVD制备TiAISiN涂层的研究进展.pdfVIP

· 42 · 材料导报A：综述篇 2014年2月(上)第28卷第2期 PVD制备 TiAISiN涂层的研究进展 彭 笑 ，朱丽慧 ，VineetKumar，刘一雄。 (1 上海大学材料科学与工程学院，上海 200072；2 KennametalInc．，Latrobe，PA15650，USA) 摘要 概述了物理气相沉积(PvD)技术制备TiA1SiN涂层的研究现状及发展趋势，详细分析 了si元素的添 加及 Si与Al元素的含量对TiAlSiN涂层的微观结构、力学性能、高温抗氧化性和热稳定性的影响。解决PVD制备 TiAISiN涂层较低的膜基结合力和较 大的残余应力等问题应是今后重点研究的方向。 关键词 物理气相沉积 TiA1SiN涂层 微观结构 力学性能 抗氧化性 热稳定性 中图分类号：TB43 文献标识码：A RecentProgressinPhysicalVaporDepositedTiAlSiN Coating PENG Xiao ，ZHU Lihui，VineetKumar。，LIU Yixiong (1 SchoolofMaterialsScienceandEngineering，ShanghaiUniversity，Shanghai200072； 2 KennametalInc．，Latrobe，PA 15650，USA) Abstract Theresearchanddevelopmentofphysicalvapordeposited(PVD)TiA1SiN coatingaresummarized． TheeffectsofA1andSicontentonthemicrostructure，mechanicalproperties，oxidationresistanceathightemperature andthermalstabilityofTiA1SiN coatingareconcentratedon．Thefutureresearchshouldputanemphasisonhow to enhancetheadhesionstrengthandreducetheresidualstressofTiA1SiN coating． Keywords physicalvapordeposition，TiAISiN coating，microstructure，mechanicalproperty，oxidation re～ sistance，thermalstability TiA1N涂层具有较好的抗氧化性和耐磨性，能有效延长 长的粗大晶粒，随着 Si元素的加入，rriAlSiN涂层的柱状晶 刀具的使用寿命 。近年来随着高速切削和干式切削技术的 结构明显减少 ，如图1E所示 。 发展，对刀具材料的耐磨性、热稳定性及抗氧化性等提出了 更高的要求。在高速及干式切削过程中，刀具刃 口的温度高 于TiA1N涂层的抗氧化与热分解温度，常常导致刀具涂层氧 化，硬度急剧下降。TiAlN涂层已无法完全满足高温下的使 用要求，新涂层材料的研发迫在眉睫。近年来，许多研究者 开始采用在 TiAlN涂层中添加合金元素的方法来提高涂层 的性能：如 元素可以提高涂层的硬度；Y【、Crf朝元素或 者少量的La¨4元素可提高涂层的氧化温度；Zrc、VE。元素可 提高涂层的抗磨损能力；Si元素不仅可以改善涂层的硬度与 图1 TiAIN(a)与TiAISiN(b)涂层截面形貌的SEM 图[J 耐磨性，而且能显著提高涂层的热稳定性与抗氧化性。目 Fig．1 SEM fracturecross-section imagesofTiAIN 前，TiAlSiN纳米复合涂层引起了工业界的极大兴趣，被认为