【摘 要】
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目的 探讨Al含量对Cr1–xAlxN涂层结构和性能的影响.方法 在阴极弧蒸发设备中,分别采用Cr、Cr0.70Al0.30、Cr0.50Al0.50、Cr0.40Al0.60和Cr0.30Al0.70靶材制备5种不同Al含量的Cr1–xAlxN涂层.借助能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对Cr1–xAlxN涂层的成分、结构、力学性能、热稳定性、抗氧化性和耐蚀性进行研究.结果 5种Cr1–xAlxN涂层均呈单相面心立方结构,其硬度随A
【机 构】
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中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;株洲钻石切削刀具股份有限公司,湖南 株洲 412007
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目的 探讨Al含量对Cr1–xAlxN涂层结构和性能的影响.方法 在阴极弧蒸发设备中,分别采用Cr、Cr0.70Al0.30、Cr0.50Al0.50、Cr0.40Al0.60和Cr0.30Al0.70靶材制备5种不同Al含量的Cr1–xAlxN涂层.借助能量色散X射线光谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)、纳米压痕仪、扫描电子显微镜(SEM)和电化学工作站对Cr1–xAlxN涂层的成分、结构、力学性能、热稳定性、抗氧化性和耐蚀性进行研究.结果 5种Cr1–xAlxN涂层均呈单相面心立方结构,其硬度随Al含量的增加而提升,由CrN的(16.9±0.8)GPa升至Cr0.75Al0.25N的(25.1±0.7)GPa、Cr0.56Al0.44N的(27.0±1.1)GPa、Cr0.46Al0.54N的(28.5±1.5)GPa和Cr0.36Al0.64N的(30.4±0.8)GPa.所有涂层在1000℃退火后,开始出现六方h-Cr2N的衍射峰,其衍射峰强度随Al含量的上升而降低.Cr0.75Al0.25N、Cr0.56Al0.44N和Cr0.46Al0.54N涂层在1100℃退火后,可检测到六方纤锌矿结构w-AlN相,而高Al含量Cr0.36Al0.64N涂层在1000℃退火后,便可检测到w-AlN相.在1000℃氧化15 h后,CrN涂层已经完全氧化,Cr0.75Al0.25N、Cr0.56Al0.44N、Cr0.46Al0.54N和Cr0.36Al0.64N涂层的氧化层厚度分别约为0.4、0.3、0.3、0.2μm;在1100℃氧化15 h后,CrN、Cr0.75Al0.25N和Cr0.56Al0.44N涂层已完全氧化,而Cr0.46Al0.54N和Cr0.36Al0.64N涂层的氧化层厚度分别约为2.5、1.4μm.CrN、Cr0.75Al0.25N、Cr0.56Al0.44N、Cr0.46Al0.54N和Cr0.36Al0.64N涂层在3.5％的NaCl溶液中测得的极化电阻分别为567.69、5.34、71.80、160.10、92.56 k?·cm2.结论 涂层的硬度和抗氧化性随Al含量的增加而提升.Al的加入在抑制Cr—N分解的同时,促进了涂层中w-AlN的生成.CrN涂层具有最优的耐蚀性,而在含Al涂层中,涂层的耐蚀性随Al含量的增加呈现出先上升、后下降的趋势.
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