王晨丞，范洪远，李之旭，鲜广，赵海波，何洪

（1.四川大学 a.机械工程学院 b.分析测试中心，成都 610065； 2.中国北方发动机研究所 柴油机高增压技术国防科技重点实验室，天津 300400）

物理和化学气相沉积的过渡金属氮化物耐磨涂层，在高速切削刀具中起着重要作用。高速切削要求涂层在切削过程中保持良好的高温硬度、抗氧化性、化学惰性和低摩擦系数[1]。TiN 是在实际切削加工应用中使用最早的过渡金属氮化物涂层。但是，由于TiN 会在550 ℃左右氧化生成金红石型TiO2，限制了其在高速切削环境中的应用[2]。为了提高高速切削条件下TiN 涂层的性能，研究人员开发了过饱和的TiAlN 涂层，由于其表面能够形成致密的氧化铝层[3-4]，该涂层的使用温度可以达到800 ℃。尽管该氧化物层能够极大地改善切削刀具的高速切削性能，但是TiAlN 涂层的使用温度仍然受到两方面的限制：一方面，氧化铝在涂层表面的形成主要是由于Al 的向外扩散和O 的向内扩散[5]，氧化过程中元素扩散将导致涂层局部的成分和结构发生变化，因此会影响涂层刀具的切削性能；另一方面，在温度大于800 ℃时，TiAlN 会发生旋节线分解，这种分解过程会伴随有应力和裂纹的产生，甚至会导致涂层脱落，从而限制了TiAlN 涂层的理论最高使用温度。

与过渡金属氮化物相比，过渡金属氧氮化物具有出色的高温性能，近年来引起了研究人员的极大兴趣[6-9]。TiAlON 涂层是过渡金属氧氮化物的典型代表，优良的高温性能使其在高速切削刀具保护领域具有广阔的应用前景[10]。……