偏压对AlTiN涂层的物性及车削GH4169性能的影响

作者：姜涛

来源：表面技术, 2020, 49(12): 330-335.

DOI：10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.12.039

• AlTiN涂层
• 基体偏压
• 纳米硬度
• 内应力
• 月牙洼磨损
• 高温合金
• 车削

目的研究不同基体偏压对AlTiN涂层性能的影响,以得到车削高温合金性能最佳的AlTiN涂层。方法采用多弧离子镀技术,在不同偏压下在WC-Co硬质合金表面沉积AlTiN涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)及其所附能谱仪(EDS)观察涂层的表面和截面形貌以及分析涂层的成分,X射线衍射仪分析涂层的物相结构及内应力,用CSM纳米硬度计测试涂层的纳米硬度H、弹性模量E、抗塑形变形因子H3/E*2、显微硬度耗散系数MDP等性能指标。对比不同偏压制备的AlTiN涂层车削高温合金GH4169的切削性能表现,并分析其切削失效形式,同时探究涂层物性对月牙洼磨损失效的影响。结果不同偏压制备的Al TiN涂层结构致密,物相均为NaCl型面心立方结构,–40 V偏压制备的涂层以(200)方向择优,–120 V制备的涂层以(111)方向择优。不同偏压制备的涂层均为压应力,其内应力随着偏压的增大而增大。与–80V及–120V制备的涂层相比,–40 V偏压制备的涂层表现出更低的硬度与更优的韧性。在车削高温合金GH4169时,–80 V偏压制备的涂层抗月牙洼磨损能力最好,–40 V与–120 V的切削性能相当。结论对AlTiN涂层而言,–80 V偏压制备的涂层硬度与应力之间达到平衡,硬度与应力间的平衡有助于提升涂层的抗月牙洼磨损能力。在车削GH4169时,–80 V偏压制备的AlTiN切削性能表现最优。