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摘要
采用热丝增强等离子体磁控溅射技术，在Ti6Al4V(TC4)基体表面沉积单相CrN涂层，并分别在温度为400、500、600、700、800℃下空气中退火。采用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)与能谱(EDS)、Raman光谱、原子力显微镜(AFM)、X射线荧光光谱仪(XRF)、划痕仪、纳米压痕仪、台阶仪和摩擦磨损仪分析涂层的物相组成、微观形貌、成分及力学性能。随着退火温度的升高，CrN所有取向的峰位均向右移动接近标准峰位，内应力得到释放。当退火温度达到600℃后，涂层表面氧化迹象明显，粗糙度升高，出现白色颗粒状Cr2O3。随退火温度升高，涂层与基体结合力提高，在800℃时临界失效载荷达到25.2 N；涂层硬度和弹性模量下降，硬度从未退火的24.86 GPa降至800℃的15.23 GPa，弹性模量从327 GPa降至260 GPa；涂层耐磨性小幅下降，磨损量从未退火的0.78×10-16m3/(m·N)上升至11.74×10-16m3/(m·N)，但均远低于TC4基体的磨损量10 371.61×10-16m3/(m·N)。划痕与摩擦磨损检测结果中，涂层均未出现分层及剥落现象。采用热丝增强等离子体磁控溅射技术在钛合金表面制备的CrN涂层，在高温环境下保持较高的耐磨损性能和与基体良好的结合力，提高了软质不耐磨的TC4基体在高温磨损环境的使用寿命。
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