钛合金表面不同多层结构Cr/CrAlN涂层的制备及磨损性能

作者：张向东; 蔡习军; 蔡飞^*; 张世宏; 陈利

来源：材料导报, 2022, 36(15): 127-132.

• Cr/CrAlN多层涂层
• 多弧离子镀
• 微观结构
• 磨损

为改善TC4钛合金(Ti-6A1-4V)表面力学性能和抗磨损性能，利用多弧离子镀技术在其表面沉积制备Cr层与CrAlN层交替(1、5和10个循环周期)沉积的Cr/CrAlN多层涂层。采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、轮廓仪、洛氏压痕仪、显微硬度计、球盘摩擦磨损等对涂层的微观结构和性能进行研究。结果表明：Cr/CrAlN-1涂层的主要物相为固溶的(Al, Cr)N相，而Cr/CrAlN-5和Cr/CrAlN-10多层涂层的主要物相为固溶的(Al, Cr)N相和Cr相。随着循环周期的增加，(Al, Cr)N相的优先生长方向由(111)晶面转变为(200)晶面，同时涂层的晶粒尺寸减小。金属Cr层的加入和多层结构可以显著增加Cr/CrAlN多层涂层的膜-基结合强度。此外，Cr/CrAlN涂层显著提升了钛合金基体的硬度和耐磨性能，其中Cr/CrAlN-1的显微硬度(2 465HK0.025)最高，而Cr/CrAlN-5的磨损率(1.52×10-6mm3·N-1·m-1)最低，Cr/CrAlN多层涂层的磨损失效机理主要为氧化磨损。

• 单位
  安徽工业大学; 粉末冶金国家重点实验室; 中南大学