V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为
V-Al-C-N宽温域涂层的制备及其摩擦学行为
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DOI：
10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.02.008
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发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
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通讯作者：
柯培玲
中科院分区：
文献类型：
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作者：
齐帆;张玉鹏;王振玉;汪爱英;王铁钢;柯培玲
目的设计制备用于高速切削难加工材料的长寿命刀具涂层。方法采用三靶磁控共溅射技术,通过改变石墨靶材的溅射功率,调控不同润滑相的配比,制备具有不同C含量的V-Al-C-N纳米复合涂层。利用纳米压痕仪和高温摩擦试验机,对涂层的力学性能和摩擦学性能进行检测。采用透射电镜和扫描电镜观察涂层的显微结构和摩擦磨损表面形貌,并分析其磨损机理。结果制备了具有优异性能的V-Al-C-N纳米复合刀具涂层。当涂层中C原子数分数为29.40%时,涂层的硬度和弹性模量分别高达36.3 GPa和370.5 GPa。在室温(RT)~650 ℃宽温域范围内,涂层具有稳定、良好的摩擦学性能。RT条件下,涂层中的磨痕很浅,摩擦因数(COF)为0.43;在300 ℃工作时,对比VAlN涂层,其非晶包裹纳米晶的结构使得掺C后的COF降低了14%,至0.72,磨损机理包含磨粒磨损和氧化磨损;650 ℃条件下,磨痕出现大量犁沟,大量磨屑在摩擦轨道两侧被压实,此时氧化反应明显加剧,涂层表面生成V_2O_5润滑相,摩擦因数稳定在0.35。结论采用三靶磁控共溅射技术,在VAlN涂层中引入不同含量的C,可提高其力学性能,并在一定程度上降低涂层的高温摩擦因数。不同温度条件下摩擦因数的变化与涂层的磨损机制有关。