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作者：刘纪元;成永健;胡树兵;李鸿亚;余金科;章硕;常海欣;
单位：华中科技大学材料成形与模具技术国家重点实验室;华中科技大学材料科学与工程学院;
摘要：氮化钛涂层因硬度高、化学稳定性好等优点受到了工业界的广泛应用，但也存在结合力不足和抗氧化性能差等问题，限制了其在高温精密模具及抗磨部件上的应用。本研究使用多弧离子镀(MAIP)和高能脉冲磁控溅射技术(HiPlMS)两种物理气相沉积技术，在H13钢表面成功制备了TiAlSiN单层涂层及TiAlSiN/TiAlN/TiN/Ti多层梯度涂层(TiAlSiN梯度涂层)。结果表明：Si元素的加入使得涂层表层获得了非晶与纳米晶混合结构，TiAlSiN梯度涂层的硬度达到30.4 GPa,结合力达到81.8 N;梯度多层设计使得涂层内应力下降的同时，整体强韧性获得大幅提升，涂层摩擦系数相比基体降低了23.0%;实验结合理论计算分析了TiAlSiN梯度涂层的氧化行为，高温下涂层表面形成外部富Al而内部富Ti的复合氧化层，Al、Si元素的协同效应使得TiAlSiN梯度涂层在高温下表现出优异的抗氧化性能，涂层表面致密Al_2O_3保护层有效阻止了氧原子的向内扩散，随着氧化时间的增长Ti氧化层体积膨胀是涂层失效主要因素。
关键词：物理气相沉积;;梯度涂层;;磨损;;氧化
基金资助：国家重大科技专项课题(2024ZD1404705);; 国家重点研发计划课题(2020YFB2010304)
