高速钢上TiN涂层残余应力的曲率测试和有限元分析

采用多弧离子镀在W6M05Cr4V2高速钢上沉积五种不同厚度TiN涂层，用曲率法和有限元法研究TiN涂层残余应力和构成。结果表明涂层厚度对其残余应力有很大影响，特别是对本征应力。当涂层厚度从3μm变化到11μm时，TiN涂层总残余应力分布在-3．12～-2．29GPa之间；热应力分布在-1．96～-1．92GPa之间；本征应力分布在-1．17～-0．37GPa之间。其中热应力所占的比例较大，约占62％-68％。当膜基比ξ〈0．017时，总残余应力随ξ的增加呈非线性增加：当ξ=0．017时，该值达到最大值-3．12GPa；当ξ〉0．017时，该值随掌的增加而下降。造成这种变化的主要原因是涂层本征应力受涂层结构影响较大，随着涂层厚度的增加，涂层中孔洞、过冷液滴以及界面微裂纹等缺陷也随之增加，导致涂层中本征应力得到有效释放。