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本文采用离子束辅助真空脉冲过滤弧技术在钛合金(Ti6A14V)、硬质合金(YG6)基体上沉积二元TiN、三元TiAlN、四元TiAlSiN涂层,设计气体喷砂冲蚀试验,探究各涂层的冲蚀磨损特性,得到系统的不同基体上各涂层的冲蚀磨损机理。检测涂层的物相成分,详细分析涂层内部结构,测定其物理机械性能,结果表明:(1)TiN(1 11)为TiN涂层的主要组成相,TiAlN相为TiAlN的主要组成相,TiAlSiN涂层的XRD图谱呈现出了单立方相(Ti,Al)N结构;(2)对比TiN涂层,TiAlN因A1元素加入较TiN涂层更加致密,TiAlSiN涂层因Si元素的加入结构进一步致密,表面更加平整;(3)YG6基体上涂层硬度由大到小的顺序为TiAlN>TiAlSiN>TiN,Ti6A14V基体上涂层硬度由大到小的顺序为TiAlN>TiN>TiAlSiN。在YG6基体上的TiAlN涂层硬度最高,其值为23.13 GPa,在Ti6A14V基体上的TiAlSiN涂层硬度最低,其值为14.67 GPa。涂层的弹性模量在230 GPa至625 GPa之间;结合力方面,在YG6基体上涂层与其结合力由大到小的顺序为TiAlSiN>TiAlN>TiN,在Ti6A14V基体上涂层与基体的结合力由大到小的顺序为TiAlN>TiAlSiN>TiN,另外,三种涂层都与YG6结合力更强。在两种基体上的TiN、TiAlN、TiAlSiN涂层表面设计气体喷砂试验,得到如下结果:(1)YG6和Ti6A14V基体上涂层冲蚀磨损率由低到高的顺序为TiAlN<TiN<TiAlSiN;且 TiAlN、TiN、TiAlSiN 涂层在 YG6 基体上较在 Ti6A14V 基体上冲蚀磨损率低;(2)在Ti6A14V表面,氮化物涂层冲蚀磨损率随H/E及H3/E2增大而减小;在YG6表面涂层冲蚀磨损率随涂层与基体弹性模量差值降低有一定程度减小;(3)在较硬基体上涂层抗冲蚀磨损能力更加优异。通过观察不同基体上TiN、TiAlN、TiAlSiN冲蚀表面,总结对比不同基体上涂层的冲蚀磨损机理,得到如下结果:(1)涂层在Ti6A14V上微观冲蚀形貌与在YG6基体上形貌的最大差异,表现为在冲蚀初期Ti6A14V基体上涂层多出现三角状冲蚀微挤压痕、犁削痕等形变,随冲蚀时间增加在形变区域边界处出现裂纹,由于Ti6A14V基体较软、涂层较硬,二者受冲蚀产生的变形量差异较大,导致冲蚀后期涂层的大片完整剥落,因此涂层在Ti6A14V基体上抗冲蚀磨损性能较在YG6基体上差;(2)TiN涂层在Ti6A14V表面冲蚀磨损机理包括塑性和脆性疲劳断裂材料去除,在YG6表面其机理表现为脆性疲劳断裂;TiAlN涂层在Ti6A14V上冲蚀表面以塑性冲蚀磨损特征为主,在YG6上表现为微切削和塑性疲劳断裂两种;TiAlSiN涂层在Ti6A14V上冲蚀磨损机理在冲蚀初期以塑性破坏和裂纹扩展为主,而在YG6上TiAlSiN冲蚀形貌表现出明显的脆性材料剥落特征。