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硬质涂层的高硬度、耐磨损、耐腐蚀、热稳定性好等优异的性能使其在切削工具、发动机等的表面防护上有着广泛的应用。虽然硬质涂层的硬度很高,但通常具有较大的脆性,容易发生突然断裂,因而硬质涂层的增韧显得尤为重要。传统的增韧方法一般致力于增加涂层的本征韧性,韧性提高的同时伴随着硬度的大幅度降低,而我们则从涂层的生长结构方面入手,提高涂层的非本征韧性,能够使硬质涂层更好的达到硬度与韧性兼顾的效果。本实验采用双靶磁控溅射设备,分别制备了两种金属(Ti和Ni)增韧TiB2基纳米复合涂层(即TiB2-Ti和TiB2-Ni涂层),研究了不同金属含量对TiB2涂层结构和力学性能的影响以及不同能量离子轰击下涂层的结构、变形行为和摩擦学行为。借助于现代分析、表征手段,对两种涂层的韧性进行了评估和表征。主要研究结果为:(1)TiB2-Ti涂层结构均较为致密,当Ti的体积分数小于30%时,陶瓷相占主导地位,涂层的应力与硬度较高(40GPa),H/E*值较高,涂层脆性较大,具有较低的塑性指数δH(30%);Ti的体积分数大于40%时,金属相在涂层中占主导地位,这些涂层具有较低的应力和硬度(20GPa),H/E*值小于0.1,塑性指数δH较高(50%),具有较好的韧性。通过对TiB2-Ti涂层结构和Ti-B相图的研究,得到了TiB2-Ti的亚稳态相图。通过压痕测试、划痕测试和纳米划痕测试对TiB2-Ti涂层韧性进行表征,随着Ti含量的增加,TiB2-Ti涂层韧性提高,其主要增韧机制在于:延性相的加入增大了裂纹尖端的塑性区,增加了涂层的本征韧性;延性相的加入导致了特殊的生长结构,发生裂纹桥接,增加了涂层的非本征韧性。(2)所有TiB2-Ni涂层生长结构致密,SEM观测无明显的柱状结构且具有很低的粗糙度(小于1nm);通过XRD和TEM分析,在高偏压下(90V),涂层结晶性较好,有细小而致密的柱状晶粒,XRD表明结晶相为六方结构的TiB2,而在低偏压下(30V)涂层趋向于非晶态;并且所有涂层的残余应力较低,可以制备出厚度达9μm的TiB2-Ni涂层。性能上,硬度均高于块体TiB2(30GPGa)且大于40GPa;TiB2-Ni涂层相比较纯TiB2具有较好的韧性,且韧性和结合力都随着变压的增大有所增强,高偏压TiB2-Ni涂层具有较好的结合力;摩擦学性能上,所制备的涂层摩擦系数(对偶为Al2O3)均在0.5-0.6之间,磨损率均在1.2×10-15m3/N m至3.2×10-15 m3/N m范围内,保持在同一个数量级;冲蚀性能上,高偏压涂层冲蚀率在2×10-3mm3/g至4×10-3mm3/g,优于基底约20倍。