以三元TiAlN為代表的TiN基刀具防護涂層，由于具有硬度高、抗氧化好、高溫時效硬化等優點，一直是國內外刀具涂層的主流產品。但是，該類涂層在切削時，由于摩擦系數較大，導致切削力大、切削溫度高，工件表面光潔度差，不利于難加工材料(如鈦、鎳合金等)的切削加工或是普通材料的干式切削。近年來，VN基涂層由于具有顯著的中高溫自潤滑能力，被廣泛地引入到多元氮化物涂層(TiAlVN、AlCrVN)及納米疊層式涂層(TiAlN/VN)，獲得了較好的切削效果。相較TiN基涂層，普通工藝制備的VN基涂層存在硬度偏低的缺點，不利于單獨作為切削涂層。
中科院寧波材料技術與工程研究所表面事業部科研人員，通過摻雜AlN來提高VN涂層的硬度。采用PVD技術，通過系統地優化涂層的制備工藝，制備了一系列VAlN涂層，并深入研究了AlN含量對VAlN涂層組織、化學鍵、硬度的影響。實驗證實：獲得的VAlN涂層硬度可達30 GPa以上，表現出與TiAlN相比擬的力學性能。結構分析進一步表明，在較低AlN含量時，AlN以固溶體形式存在;而當AlN達到一定含量時，涂層內部出現成分起伏，即出現交錯的富AlN團簇與貧AlN團簇，該現象可能與三元VAlN固溶體的失穩分解(Spinodal decomposition)有關。
相關成果已在Surf. Coat. Technol發表一篇學術論文Microstructure, chemical states, and mechanical properties of magnetron co-sputtered V1-xAlxN coatings(232(2013)311-318)。論文刊出后引起了國內外學者的廣泛關注(在該期刊的Most Download區排名前二十位)。
相關成果已申請國家發明ZL1項。
不同Al含量的V1-xAlxN涂層硬度模量變化
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