偏壓對(duì)TiBN納米復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能的影響

劉怡飛，李助軍，李兆南，蔡海鑒，田燦鑫

（1.廣州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510430；2.嶺南師范學(xué)院，廣東 湛江 524048）

0 引言

機(jī)械加工正朝著高速度、高精度、高效率和綠色制造的方向發(fā)展。在機(jī)械加工中，切削加工是應(yīng)用最廣泛的加工方法之一。高速切削已成為切削加工的主流和先進(jìn)制造技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向，實(shí)現(xiàn)高速切削以降低工時(shí)，成為加工生產(chǎn)率提高的重要手段之一[1-2]。高速切削對(duì)作為切削的關(guān)鍵零部件刀具提出了越來(lái)越高的要求。而傳統(tǒng)刀具無(wú)法滿(mǎn)足高速切削對(duì)先進(jìn)數(shù)控加工工藝的要求。

90年代發(fā)展起來(lái)的超硬涂層刀具，集成了強(qiáng)度、韌性和硬度優(yōu)勢(shì)，兼具良好的耐熱性、抗高溫氧化性及潤(rùn)滑性，得到廣泛的應(yīng)用[3-5]。硬質(zhì)涂層材料TiN是最早開(kāi)發(fā)并廣泛應(yīng)用的刀具涂層，其優(yōu)點(diǎn)是與金屬親和力小，韌性比較好，溫度可達(dá)500℃，適于切削鋼材。但耐氧化性較差、硬度較低，不能滿(mǎn)足當(dāng)前金屬切削對(duì)涂層性能的要求[6-10]；新型納米復(fù)合涂層TiBN是基于TiN和TiB2發(fā)展起來(lái)的多元涂層，是最具有吸引力和發(fā)展前景的涂層之一，TiBN多相涂層的性質(zhì)主要取決于涂層中納米晶和非晶相的相對(duì)含量，另外，涂層中B原子進(jìn)入TiN晶格中形成非平衡過(guò)飽和固溶體，也顯著改善了涂層的機(jī)械性能[11-12]。

多弧離子鍍技術(shù)有較高的離化率（對(duì)于金屬靶材，離化率超過(guò)80%），是刀具涂層技術(shù)中使用最廣泛、最成熟的PVD涂層技術(shù)之一[13-14]，也是新型納米復(fù)合涂層制備的主要技術(shù)之一[15-16]。文中采用離子源輔助電弧離子鍍技術(shù)，在硬質(zhì)合金襯底上制備TiBN納米復(fù)合涂層，系統(tǒng)研究基底偏壓對(duì)TiBN涂層結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響。……