电弧离子镀Cr1–xAlxN硬质薄膜的成分、结构与性能

作者：莫亚杰; 王明磊; 程玮杰; 林国强^*

来源：无机材料学报, 2020, 35(06): 675-681.

• 电弧离子镀
• CrAlN
• 硬质薄膜
• 成分
• 相结构
• 力学性能

采用电弧离子镀的分离靶弧流调控技术在硬质合金基体上制备了4组不同Al含量的Cr1–xAlxN硬质薄膜,采用SEM、XPS、GIXRD、Nanoindenter及划痕仪分别表征了薄膜的形貌、成分、相结构和力学性能。结果表明:4组薄膜厚度分别为1.28、1.42、1.64和1.79μm;成分x随着Al靶的弧流相对增大而增大,分别为x=0.41、0.53、0.64和0.73;相结构与成分密切相关,当x=0.41时,薄膜呈单一的c-(Cr,Al)N相;而当x≥0.53时,则由c-(Cr,Al)N相和hcp-AlN相混相构成;随着Al含量增加,晶粒尺寸先减小后增大,在x=0.64时达到最小值8.9nm;相应地硬度则先增大后减小,在x=0.64时达到峰值35.3 GPa; 4组Cr1–xAlxN薄膜的膜基结合良好,结合力均在60 N以上。综合测试结果发现,当x=0.53时,Cr1–xAlxN薄膜的韧性最佳,弹性恢复系数最高为57.4%,同时兼具较高的硬度34.7 GPa,此时薄膜具有最佳的综合性能。

• 单位
  大连理工大学