前过渡族元素X对TiAlXN涂层结构与性能的作用

TG174.44; TiAlN基涂层具有良好的力学和抗氧化性能,因此,在典型的机械部件,如航空发动机压气机叶片、切削刀具和精密模具等表面防护领域得到广泛应用.然而,随着机械部件性能要求的不断提升,涂层的服役条件愈加苛刻,防护涂层的可靠性和服役寿命受到更为严峻的挑战.在TiAlN涂层中添加前过渡族元素以提高涂层的综合性能是有效提高涂层防护效果、延长涂层使用寿命的重点研究方向之一,而元素的选取和成分的确定对涂层的结构优化和性能提升至关重要.本工作从TiAlN涂层材料出发,结合相图详细论述前过渡族元素X(X=V,Cr,Y,Zr,Nb,Mo,Hf,Ta,W)的添加对TiAlN涂层结构和性能的影响,进而探讨TiAlXN涂层的成分-结构-性能关系.针对在TiAlN涂层中添加前过渡族元素面临的缺乏相图计算辅助、四元涂层在极端环境下的失效行为、涂层制备设备成本较高等问题,提出结合相场模拟开发TiAlXN体系四元相图、发展TiAlN基高熵涂层以及结合气相沉积技术的优势大力发展涂层制备技术等展望.