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利用多弧离子镀技术分别在6061铝合金、304不锈钢、NiTi合金表面制备TiAlN涂层。采用扫描电子显微镜、能谱仪、X射线衍射对涂层组织形貌、成分及结构进行了分析和表征,采用显微硬度计测量涂层硬度,采用划痕试验研究涂层与基体的结合强度,并通过ANSYS有限元模拟分析了膜基破坏的机制。研究表明,采用多弧离子镀在不同基体表面不同偏压条件下制备TiAlN涂层表面颗粒尺寸及数量随偏压增加而减小,而凹坑的数量及直径随偏压增加明显增加。6061铝合金表面TiAlN涂层主要以Ti3Al2N2相为主;304不锈钢表面TiAlN涂层主要以Ti3Al2N2和Ti3AlN两相为主;NiTi合金表面TiAlN涂层主要以Ti3Al2N2和Ti2AlN两相为主。TiAlN涂层平均显微硬度为1896HV。-100V偏压下6061铝合金表面TiAlN涂层表面及界面比较平整,涂层较厚,膜基硬度比曲线下降缓慢,涂层与基体结合强度最高。-450V偏压下304不锈钢表面TiAlN涂层表面及界面平整均匀,涂层厚度大,膜基硬度比曲线下降缓慢,涂层与基体结合强度最高。-100V偏压下NiTi合金表面TiAlN涂层表面及界面相对平整,存在一些凸起组织,涂层厚度比较大,临界载荷达到88.86N,涂层与基体结合强度最高。利用ANSYS有限元模拟分析涂层破坏机制。当基材与涂层协同变形能力较差,且结合力较低时,在膜基界面处的集中切应力会使涂层整体从基材表面分离;而对于塑性较好的基材可以通过自身的塑性变形来缓解界面处的应力,使薄膜不易整体从基材上分离。压头与6061铝合金表面TiAlN涂层接触区的前端和后端均产生红色应力集中区域,在这两个区域处膜基之间的结合力被破坏,涂层从基体上剥落。304不锈钢和NiTi合金表面TiAlN涂层的破坏机制类似。压头与涂层接触区前端形成红色的应力集中区域,涂层在此处被破坏。