第十三届全国表面工程大会暨第十二届全国青年表面工程论坛

立方氮化硼（cBN）是仅次于金刚石的第二硬材料，具有高热导率和良好的化学稳定性，是一种理想的刀具材料。但是，目前制备的cBN涂层伴随着巨大的残余应力，同时涂层的韧性不足，严重制约着cBN涂层的应用。针对目前cBN涂层面临的问题，以及cBN与纳米金刚石（NCD）之间良好的界面匹配性，本文提出了cBN/NCD多层复合结构涂层，并对不同调制周期和调制比的cBN/NCD多层复合涂层的微观结构和机械性能进行了系统的分析，结果显示，制备的cBN/NCD多层复合涂层厚度达到3μm，残余应力低至0.43 GPa，断裂韧度增至4.98 MPa×m^1/2，较单层cBN涂层提高70%以上，室温下的摩擦系数和磨损速率分别为0.12和1.19×10^-6mm³/N×m；随着温度的升高，摩擦系数逐渐减小，磨损速率逐渐增加；在600°C条件下，磨损速率约为8.43×10^-6mm³/N×m，耐磨性能分别是TiAlN涂层和PcBN刀具材料的3倍和4.5倍。cBN/NCD多层复合涂层的增韧机理主要为界面处裂纹发生偏折、NCD引起裂纹尖端钝化以及残余应力释放抑制裂纹的萌生和扩展，主要磨损机理为磨粒磨损和氧化磨损。
 

cBN/NCD多层复合涂层，残余应力，断裂韧度，磨损机理