Ti(C,N)晶粒尺寸对金属陶瓷表面物理气相沉积的TiAlN涂层的微观组织和性能的影响

摘要

本文采用物理气相沉积的方法在Ti(C,N)基金属陶瓷基体上制备了TiAlN涂层。重点研究了金属陶瓷基体晶粒尺寸对涂层微观结构、生长行为、力学性能、结合强度和磨损行为的影响。结果表明,Ti(C,N)晶粒越细,涂层的形核密度越高,生长速率越低,因此TiAlN涂层的晶粒尺寸随着Ti(C,N)晶粒尺寸的减小而减小。纳米压痕实验表明,在晶粒尺寸最小的金属陶瓷基体上沉积的涂层硬度(H)和弹性模量(E)最高,分别为34.5 GPa和433.2 GPa,H/E和H3/E2比值为0.080和0.22。划痕实验表明,随着Ti(C,N)晶粒尺寸的减小,涂层与基体的结合强度也随之提高,这与涂层的晶粒尺寸、H/E和H3/E2的变化趋势一致。此外,沉积在细晶粒金属陶瓷基体上的涂层表面粗糙度较低,力学性能较好,这使得涂层具有更好的耐磨性。