退火条件对共溅射沉积NiTi薄膜结构、形貌及纳米力学性能的影响研究

本文系统研究了(Cr0.669Al0.331)N/SiCN纳米复合涂层在高温环境下的性能演变机制。通过引入Al元素抑制碳化物形成，该涂层在真空热处理后硬度(HIT)提升至35 GPa，弹性模量(EIT)达340 GPa，并显著降低Fe扩散和氧化程度。SEM-EDS（扫描电镜-能谱）与TEM/STEM（透射/扫描透射电镜）分析证实其抗晶粒粗化能力优于传统CrN/SiCN涂层，为切削工具防护涂层开发提供新思路。

　　

Highlight

本研究揭示了Al元素在(Cr_0.669Al_0.331)N/SiCN涂层中的关键作用：通过吉布斯自由能计算发现，AlN相较于CrN能更有效抑制碳化物生成。真空热处理后涂层硬度飙升至~35 GPa，而大气环境下性能保持稳定，犹如给涂层装上"高温稳定器"。

As deposited coatings

SEM-EDS成分分析显示，涂层中Cr+Al占比稳定在40-42 at%，N含量保持在45%左右，Si/C比例精准控制在11.1-12.8%区间。这种"元素鸡尾酒"配方为涂层卓越性能奠定基础。

Summary

(Cr_0.669Al_0.331)N/SiCN涂层展现出"三防特性"：防Fe扩散、防碳化反应、防晶粒粗化。即使在1100K高温下，涂层仍保持纳米结构完整性，堪称切削工具界的"防弹衣"。STEM观测证实其氧化层厚度仅为传统涂层的1/3，这种"纳米盾牌"效应使其成为高温加工领域的理想选择。

Conclusion

Al元素的加入如同在涂层中部署"纳米卫士"，通过阻断Fe-Si反应链和Cr-C形成路径，实现性能突破。该研究为开发下一代智能防护涂层提供了"元素配方密码"。