第十五届全国表面工程青年学术会议

为克服传统物理气相沉积（PVD）氮化物 / 氧化物涂层的性能局限，本研究采用电弧离子镀技术，利用真空室中空间等离子体分布梯度以及氮、氧物种反应活性的差异，制备了周期性富氮/富氧纳米多层氧氮化物涂层。优化后的(Al_0.41Cr_0.53Si_0.06)_0.50(O_0.19N_0.81)_0.50涂层在1100℃退火后仍能保持面心立方fcc-AlCrON 主相的稳定性，抑制了Cr-N键的解离和软质六方纤锌矿w-AlN相的生成。热激活作用促使Al向富氧亚层扩散、Cr在富氮亚层富集，使富铝 / 氧层与富铬 / 氮层之间形成完全共格界面。在 1000℃等温氧化过程中，涂层表面形成了具有防护作用的三层氧化膜：外层为θ-Al₂O₃层，次表层为 fcc-(Cr,Al)₂O₃层，内部为氧渗透区。该结构表现出最低的加速氧化起始温度和最小的氧化深度，其优异性能源于多重协同机制：初始存在的Al-O和Cr-O键网络促进了防护性氧化层的快速形核与生长；“迷宫式” 纳米多层结构延长了O^2-的扩散路径；热诱导形成的富铝/氧与富铬/氮共格界面构建了阻碍O^2-向内扩散和金属阳离子向外迁移的能垒。然而，过量氧掺杂会促进非晶化并降低调制比，破坏共格界面的形成，进而降低涂层的抗氧化性。本研究阐明了成分设计与界面共格性在调控氧氮化物涂层高温性能中的关键作用，为开发极端环境用先进防护涂层提供了战略思路。

氧氮化物涂层；自组织纳米多层；共格界面；热稳定性；抗氧化性