宋 亮，马明庆，张 罡，张 钧，周艳文

(1.沈阳理工大学 材料与工程学院，沈阳 110159；2.沈阳大学 机械学院，沈阳110044；3.辽宁科技大学 材料科学与工程学院，辽宁 鞍山 114051)

近十年来，CrAlSiN薄膜作为第三代硬质刀具和模具表面硬质膜得到了快速的进展，国内外的研究表明[1-7]，Si的加入能显著改善CrAlN薄膜的硬度、弹性模量、热稳定性、抗氧化性能和摩擦磨损性能。薄膜中Si3N4非晶相抑制位错的产生及裂纹的扩展，阻止晶粒沿晶界发生滑移，提高薄膜硬度及弹性模量，形成超硬效应；同时，Si元素抑制Cr2N相结构的形成，形成SiO2、Cr2O3和Al2O3氧化物层，细化了薄膜晶粒，形成增加的氧化扩散通道，迟滞氧化，降低氧化速率，提高了薄膜高温抗氧化性能。基于工程应用的效率考虑，目前薄膜的制备仍以电弧离子镀技术为主，在工程材料如：P92铁素体和马氏体耐热钢[1]、316不锈钢[2]、WC-Co硬质合金[3-5]、Fe-Cr工具钢[6]和单晶硅片[7]等表面制备CrAlSiN薄膜。然而，磁控溅射技术的迅猛发展和沉积效率的提高，展现了薄膜无大颗粒和柱状晶结构得到控制改善的工业化制备生产前景。因此近年来，磁控溅射制备CrAlSiN薄膜的研究也引起了广泛的重视。

Chen H W项目组开展了磁控溅射制备CrAlSiN薄膜的工艺和抗氧化性能的研究，表明合适的工艺可以获得1000℃下、2～100h抗氧化性能显著优于CrAlN的CrAlSiN薄膜[8-9]；Beblein等在硬质合金上磁控溅射沉积CrAlSiN薄膜的杨氏模量、厚度和摩擦系数显著影响刀具薄膜加工时的热力载荷和应力分布，从而影响刀具薄膜的加工性能[10]。本项目组前期对高速钢上磁控溅射沉积CrAlSiN的研究也表明，优化加入Si的沉积工艺能显著提高薄膜的硬度和抗氧化性能[11]。……