口头报告Zr添加对TiN涂层结构、力学与热性能的影响
编号：397
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更新：2025-04-21 21:03:32 浏览：386次
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摘要
摘 要：TiN涂层被广泛应用于工模具耐磨防护涂层，但其相对较低的硬度和抗氧化性能在一定程度上限制了其应用领域。为进一步改善TiN涂层的性能，本研究采用阴极弧蒸发法制备了立方结构的TiN、Ti0.93Zr0.07N、Ti0.85Zr0.15N、Ti0.54Zr0.46N涂层，并结合第一性原理计算研究了Ti1−xZrxN涂层的结构、力学与热性能。Zr的添加引起的固溶强化效应使涂层的硬度由TiN的25.7 ± 0.4 GPa先逐步提升至Ti0.85Zr0.15N的33.8 ± 0.5 GPa；然而，继续增加Zr含量导致的晶粒粗化使涂层的硬度反而降低至Ti0.54Zr0.46N的30.3 ± 0.5 GPa。Ti1−xZrxN涂层的抗氧化性随涂层中Zr含量增加而先上升后下降，TiN、Ti0.93Zr0.07N、Ti0.85Zr0.15N涂层在700 ℃氧化后的氧化层厚度分别为~0.29 μm、~0.14 μm和 ~0.99 μm，而Ti0.54Zr0.46N涂层与基体剥离。计算与实验结果共同表明：适量Zr添加能阻止Ti4+向外扩散并延缓锐钛矿型TiO2向金红石型TiO2的转变，随着Zr含量上升，作为O2-快速扩散通道的ZrTiO4相占比提高，严重影响涂层的抗氧化性能。
关键词
TiZrN涂层；第一性原理计算；硬度；固溶强化；抗氧化性
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