材料工程, 2017, 45(4): 70-76.
10.11868/j.issn.1001-4381.2015.001040
Si含量对VAlSiN涂层微结构、力学性能和摩擦磨损性能的影响
王恩青
1,
,
岳建岭
2,
,
李淼磊
3,
,
李栋
4,
,
黄峰
5,
1.中南大学 航空航天学院,长沙 410083;中国科学院 宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波 315201;
2.中南大学 航空航天学院,长沙 410083;中南大学 粉末冶金国家重点实验室,长沙 410083;
3.中南大学 航空航天学院,长沙,410083;
4.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波,315201;
5.中国科学院 宁波材料技术与工程研究所,浙江 宁波,315201
采用反应磁控溅射技术,在300℃下制备不同Si含量的VAlSiN涂层.研究Si含量的变化对VAlSiN涂层相结构、生长形貌、化学状态、力学性能和摩擦磨损性能的影响.结果表明:不含Si的VAlN涂层呈现(111)择优取向生长.随着Si含量的增加,VAlSiN涂层的(111)择优取向逐渐消失,最终转变为非晶结构.Si含量大于1.8 %(原子分数,下同)的VAlSiN涂层是由nc-VAlN和a-Si3N4组成的多相复合涂层.与VAlN涂层相比,添加少量Si(0.8%)的VAlSiN涂层晶粒尺寸减小,致密度得到提高,对应的涂层硬度也得到显著增大,达到30.1GPa.继续增加Si的含量,VAlSiN涂层的柱状生长结构被打断,硬度逐渐下降,最后稳定在22GPa左右.VAlSiN涂层的摩擦因数随着Si含量的增加先降低后升高.当Si含量为0.8%时涂层的磨损率最低,达1.2×10-16 m3·N-1·m-1.
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