V含量对磁控溅射CrAlVN涂层微观结构及力学和摩擦学性能的影响

金浩^1,2，李德元¹，卢旭东²，郭策安²，王新¹，张罡⁴

1. 沈阳工业大学材料科学与工程学院2. 沈阳理工大学装备工程学院4. 沈阳理工大学材料科学与工程学院

摘 要：采用磁控共溅射工艺在火炮身管PCrNi3Mo钢材料表面沉积了（Cr0.5Al0.5）1-xVxN（x=0%¹0.6%,原子分数）涂层。利用电子探针显微分析仪（EPMA）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电镜（SEM）对涂层的组成、微观形貌与相结构进行了表征,研究了V含量对涂层微观结构和形貌的影响。结果表明V的加入使得涂层中出现了CrVN新晶相,且随着V含量的增加CrVN特征峰越来越明显,晶粒簇尺寸减小,V元素起到了一定的细化晶粒簇作用。利用纳米压痕仪及摩擦试验机对涂层的硬度、弹性模量和摩擦系数进行了测试,研究了V含量对（Cr0.5Al0.5）1-xVxN涂层性能的影响。结果表明V含量在7.2%时涂层硬度和弹性模量达到最大值,分别为21.36GPa和297.8GPa;随着V含量的增加,涂层的摩擦系数逐渐减小,当V含量在10.6%时,涂层摩擦系数平均值为0.094,表现出良好的摩擦磨损性能。

关键词：火炮身管;摩擦性能;磁控溅射;CrAlVN涂层;