Ti-B-N纳米复合涂层的设计、制备及性能

作者：刘艳梅; 王铁钢^*; 郭玉垚; 柯培玲; 蒙德强; 张纪福

来源：金属学报, 2020, 56(11): 1521-1529.

• 涂层强化
• 磁控溅射
• Ti-B-N涂层
• 靶材溅射功率
• 纳米硬度

利用脉冲直流磁控溅射技术研制Ti-B-N涂层,通过降低反应气体N_2流量,减少涂层中a-BN (a代表非晶)软质相的含量,增大TiB_2靶溅射功率,提高硬质相TiB_2的含量,形成nc-(Ti_2N, TiB_2)/a-BN (nc代表纳米晶)纳米复合结构,实现涂层增韧和强化。系统研究了TiB_2靶溅射功率对Ti-B-N涂层成分、微观结构和性能的影响,利用EDS、HRTEM、SEM、XRD、纳米压痕仪和划痕测试仪对涂层进行表征和测试,利用球-盘式摩擦磨损试验机测试涂层摩擦学性能。结果表明,随着TiB_2靶溅射功率增加,Ti-B-N涂层结构逐渐由nc-Ti_2N/a-BN演变成hcp-TiB_2/a-BN;Ti-B-N涂层的纳米硬度也逐渐增加,当TiB_2靶溅射功率为2.4 kW时,涂层硬度最高,约为33.8 GPa;此时Ti-B-N涂层的摩擦系数和磨损率也最低,分别为0.55和2.1×10~(-4)μm~3/(N·μm),涂层耐磨性能最佳。

• 单位
  中国科学院宁波材料技术与工程研究所; 天津职业技术师范大学