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C掺杂TiAlN涂层的硬度演变机理
文献摘要：
C元素掺杂TiAlN涂层的增硬机理尚不明确,为了揭示C元素对涂层硬度的作用规律,采用阴极电弧离子镀膜技术在316不锈钢表面制备C原子比率分别为0％、3.87％、9.24％、14.76％、20.57％、25.90％的TiAlCN涂层,通过试验研究和密度泛函理论系统地从原子量级角度阐述C掺杂对涂层硬度的作用规律及机理.研究结果表明:C原子会置换TiAlN晶胞中的部分N原子形成TiAlCN固溶体相;随着C含量的增加,涂层硬度呈现先上升后下降的趋势,在C含量为14.76％时,涂层中Ti-N键转化成为Ti-C键的数量达到饱和,硬度达到最高值31.60 GPa;当C原子含量高于14.76％时,涂层中出现类石墨结构,且随着C含量的增加,sp2层状结构增多,在抵抗外界压力时石墨层发生侧滑,涂层硬度降低;第一性原理数值模拟结果显示,随着C含量从0％增加到15.625％,涂层硬度逐渐上升是由于共价性较强的Ti-C键逐渐增加.阐明C元素掺杂对涂层硬度的作用变化规律,有利于指导超硬涂层的工艺设计和生产.
文献关键词：
TiAlCN涂层;C含量;硬度;第一性原理
中图分类号：
作者姓名：
周琼;仝旭;张而耕;黄彪;陈强;程先华
作者机构：
上海应用技术大学上海物理气相沉积(PVD)超硬涂层及装备工程技术研究中心 上海 201418;上海交通大学机械与动力工程学院 上海 200240
文献出处：
引用格式：
[1]周琼;仝旭;张而耕;黄彪;陈强;程先华-.C掺杂TiAlN涂层的硬度演变机理)[J].中国表面工程,2022(06):140-149
A类：
B类：
TiAlN,演变机理,元素掺杂,涂层硬度,阴极电弧,电弧离子镀,镀膜,膜技术,不锈钢,钢表面,表面制备,原子比,TiAlCN,密度泛函理论,原子量,子会,晶胞,固溶体,先上,转化成,最高值,GPa,sp2,层状结构,外界压力,侧滑,第一性原理,共价性,超硬涂层,工艺设计
AB值：
0.367364
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