第十五届全国表面工程大会

目的 AlCrN/TiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层因其优异的抗氧化性、耐高温性和抗磨损性能，在高速切削与高温加工领域具有广泛的应用前景。然而，在高速干切削条件下，涂层外层氧化膜结合力不足，易发生剥落，限制了其使用寿命与性能发挥。方法 本研究采用电弧离子镀技术制备了预氧化AlCrN/TiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层，并对其进行600 ℃、700 ℃和800 ℃三种退火处理。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、纳米压痕仪、纳米划痕仪及高温摩擦磨损试验机等手段，系统研究了不同退火温度对涂层微观形貌、物相结构、力学性能及摩擦学行为的影响。结果 随着退火温度的升高，涂层晶粒尺寸先减小后增大；其中700 ℃退火样品晶粒最细，未发生相变，XRD衍射峰强度增强，CrN与TiN的(200)晶面及Al₂O₃的(113)晶面呈现明显择优取向，涂层以fcc-(Al,Cr)N固溶相为主。该温度下涂层硬度达到32.19 GPa，H/E特征值降至最低的0.63，临界载荷提高至88.70 N，显著优于退火前的77.60 N，结合力显著增强。尽管摩擦因数升至0.79，磨损率由0.674×10-4 µm³/(N·µm)升至2.225×10-4 µm³/(N·µm)，但综合性能仍表现优异。结论 适当的退火处理可有效提升AlCrN/TiSiN/AlCrTiSiON多层涂层的结合力和高温服役性能，其中700 ℃为最优退火温度。本研究通过优化退火工艺，揭示了AlCrN/TiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层的结构演变与性能变化规律，为提高涂层的结合力和高温稳定性提供了有效的技术途径。