晶格负畸变对(AlTiZr)N硬质膜相结构、硬度及耐磨性的影响

张钧, 许正磊, 戴步实, 潘明明

doi:10.16103/j.cnki.21-1583/n.2025.06.001

沈阳大学学报（自然科学版） ›› 2025, Vol. 37 ›› Issue (06) : 459 -465+456. DOI: 10.16103/j.cnki.21-1583/n.2025.06.001

晶格负畸变对(AlTiZr)N硬质膜相结构、硬度及耐磨性的影响

张钧, 许正磊, 戴步实, 潘明明

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摘要

采用多弧离子镀技术，以Al₃₀Ti₇₀合金靶、单元素Zr靶共沉积的方式，通过调控沉积靶电流，制备了具有不同组元配比的（AlTiZr）N硬质膜。通过XRD、SEM、硬度计、摩擦磨损仪对膜层的表面和断面成分、组织形貌、相组成、表面硬度及摩擦磨损性能进行了表征。研究了晶格负畸变对（AlTiZr）N硬质膜相结构、硬度及耐磨性能的影响。实验结果表明：当（AlTiZr）N硬质膜中Al、Ti的原子占比分别在7%～16%、33%～48%范围内增加，而Zr原子占比相应地在60%～36%范围内减少时，膜层发生晶格负畸变。随着晶格负畸变程度增加，分离的（AlTiZr）N相逐渐融合。膜层的显微硬度呈现单调递增的变化趋势，Al₁₆Ti₄₈Zr₃₆N膜的硬度最大值为2 200 HV0.025/20,但膜层摩擦系数不随硬度单调变化，当硬度大于1 600 HV0.025/20时，磨粒磨损产生的硬磨粒会增大膜层的摩擦系数，降低耐磨性。