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TiAlN涂层是目前应用最为广泛的工模具硬质涂层之一。但随着主流高速切削和干式切削刀具的发展,它亦逐渐变得难以满足提高刀具综合力学性能的要求,进一步改善高Al含量的TiAlN涂层的综合力学性能及高温氧化性能成为重要的发展方向。本文采用多弧离子镀技术,在保证高Al含量的前提下,通过添加Si、Y合金元素,在W6Mo5Cr4V2高速钢基体上制备了(Ti,Al,Si,Y)N涂层。采用显微硬度计、材料表面性能测试仪、X射线衍射仪、扫描电镜、电子探针等系统研究了Si、Y合金元素对涂层结构稳定性、力学性能、显微形貌及抗氧化性能的影响。研究结果表明:1.等离子体蚀刻工艺中,靶材数目对大颗粒所占比例影响最大,其次是偏压和靶电流。对本实验中所采用的W6Mo5Cr4V2高速钢基体来说,最佳弧光清洗工艺为:两个Ti靶,靶电流为50A,偏压由400V依次递增到700V;2.本实验中所采用靶材的沉积速率(除Al-4Y合金靶外)随着靶电流增加呈线性增加。对于Al-4Y合金靶,由于Al和Y两种元素的熔点、饱和蒸汽压的差异造成其在沉积过程中产生成分离析,加上靶材制备过程中本身存在着元素偏析,使得Al-4Y合金靶的沉积速率不稳定。3.在高Al含量的(Ti33Al67)1-xYxN涂层、(Ti30Al70)1-xYxN涂层和(Ti28Al72)1-xYxN涂层中,随Y含量的增加,涂层中B4-ZnS结构相含量增加。Y的加入促进Ti-Al-N涂层结构相由立方结构向密排六方的转变,造成涂层结构稳定性的降低;4.通过正交试验制备的不同Si、Y含量的(Ti33Al67)1-x-ySixYyN涂层中,随Si含量增加,涂层硬度和膜-基结合力均增加。而随着Y含量的增加,涂层硬度增幅较小,但膜-基结合力下降。其中,Si含量为4%,Y含量为1.5%时,硬度最高为HV0.253550,Si含量为4%,Y含量为0时结合力最大为21.74N(相当于金刚石压头直径为200μm时的88N)。5. Si、Y元素的添加,使涂层的临界氧化温度提高了100℃。这主要是因为Si、Y两种元素细化了晶粒,同时使涂层在氧化过程中Al元素优先向外扩散,形成比TiO2更加致密的氧化膜,对涂层中元素互扩散起到很好的阻碍作用,从而延缓了氧化进程,提高了涂层的抗高温氧化性能。