寧波材料所在硬質防護涂層研究方面取得進展
以三元TiAlN為代表的TiN基刀具防護涂層,由于具有硬度高、抗氧化好、高溫時效硬化等優(yōu)點,一直是國內外刀具涂層的主流產品。但是,該類涂層在切削時,由于摩擦系數較大,導致切削力大、切削溫度高,工件表面光潔度差。不利于難加工材料(如鈦、鎳合金等)的切削加工或是普通材料的干式切削。近年來,VN基涂層由于具有顯著的中高溫自潤滑能力,被廣泛地引入到多元氮化物涂層(TiAlVN、AlCrVN)及納米疊層式涂層(TiAlN/VN),獲得了較好的切削效果。相較TiN基涂層,普通工藝制備的VN基涂層存在硬度偏低的缺點,不利于單獨作為切削涂層。
寧波材料所表面事業(yè)部科研人員,通過摻雜AlN來提高VN涂層的硬度。采用PVD技術,通過系統(tǒng)地優(yōu)化涂層的制備工藝,制備了一系列VAlN涂層,并深入研究了AlN含量對VAlN涂層組織、化學鍵、硬度的影響。實驗證實:獲得的VAlN涂層硬度可達30 GPa以上,表現出與TiAlN相比擬的力學性能。結構分析進一步表明,在較低AlN含量時,AlN以固溶體形式存在;而當AlN達到一定含量時,涂層內部出現成分起伏,即出現交錯的富AlN團簇與貧AlN團簇,該現象可能與三元VAlN固溶體的失穩(wěn)分解(Spinodal decomposition)有關。
相關成果已在Surf. Coat. Technol發(fā)表一篇學術論文“Microstructure, chemical states, and mechanical properties of magnetron co-sputtered V1-xAlxN coatings”, 232(2013)311-318。論文刊出后引起了國內外學者的廣泛關注(在該期刊的Most Download區(qū)排名前二十位)。
相關成果已申請國家發(fā)明專利1項。

不同Al含量的V1-xAlxN涂層硬度模量變化

V0.38Al0.62N涂層的STEM-EDX面掃圖像
(表面事業(yè)部)