調(diào)制比對AlCrSiN/AlCrMoSiN 多層復(fù)合涂層結(jié)構(gòu)的影響及涂層刀具的切削性能

朱建博，劉艷梅，王 瑜，王 歡，王重陽，黨鈺欽，王鐵鋼

(天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué) 天津市高速切削與精密加工重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300222)

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隨著現(xiàn)代切削技術(shù)的發(fā)展，高速超高速切削、綠色干切削和精密超精密切削技術(shù)已經(jīng)取得了巨大的進(jìn)步，這對刀具的性能提出了更大的挑戰(zhàn)。采用多層、納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層可以充分利用2 種材料的優(yōu)勢，形成高硬度、高耐磨性的復(fù)合型材料[1]。納米多層膜是一種可控的一維周期結(jié)構(gòu)，這種周期結(jié)構(gòu)可以有效地調(diào)整膜中的位錯、缺陷及其運(yùn)動，當(dāng)周期尺寸與位錯運(yùn)動自由程相近時，位錯運(yùn)動就會被2 種物質(zhì)界面之間的應(yīng)力所阻礙，從而獲得高硬度、高模量等性能[2，3]。

AlCrSiN 涂層具有優(yōu)異的力學(xué)性能和抗高溫氧化性能，但其耐磨性能較差。在涂層中引入過渡金屬M(fèi)o元素，可形成自潤滑涂層，減小涂層的摩擦系數(shù)，提升耐磨性能。Qi 等[4]、Fu 等[5]等分別制備了Cr-Mo-N、CrMoSiCN 涂層，并系統(tǒng)地研究了涂層的摩擦學(xué)性能，發(fā)現(xiàn)Mo 元素的摻雜可以有效地改善涂層的抗磨損性能。Niranatlumpong 等[6]采用大氣等離子噴涂技術(shù)制備了NiCrBSi-Mo 涂層，研究了Mo 含量對涂層摩擦磨損性能的影響，發(fā)現(xiàn)Mo 的存在可以起到潤滑減摩效果，但當(dāng)Mo 含量超過一定量時，會導(dǎo)致涂層開裂與剝落。Yuan 等[7]發(fā)現(xiàn)在高M(jìn)o 含量下(40%～50%，原子分?jǐn)?shù))，MoSiCN 涂層中的C 原子會取代納米級結(jié)晶Mo2N 中的N 原子，形成Mo2N(C)固溶體相，涂層晶粒細(xì)化，涂層的摩擦和力學(xué)性能均可以得到改善。但調(diào)制比對多層膜性能的作用也不可忽視[8]。田甜等[9]研究了調(diào)制比對Cr/CrN/Cr/CrAlN 多層膜的結(jié)構(gòu)和性能，發(fā)現(xiàn)膜層表面質(zhì)量和生長取向與兩單膜層調(diào)制比有關(guān)，隨著Cr/CrN 比例的增加，膜層表面質(zhì)量越來越好。……