刘 杰，朱水生，肖晓兰，邓 欣

（1. 广东工业大学 机电工程学院，广东 广州 510006；2. 广州番禺职业技术学院 智能制造学院，广东 广州 511483）

钛合金是公认的难加工材料，由于其低热导率、低弹性模量以及高强度、高化学活性使得刀具经受高温氧化、扩散、粘结、高回弹等一系列的考验，带来刀具寿命短、加工效率低以及工件的表面质量差等一系列问题[1]。一直以来，硬质合金是切削钛合金的主流刀具材料，如果在硬质合金表面施加适宜的涂层，可以起到隔热、隔绝化学反应甚至自润滑的作用。

最早的Cr系涂层CrN因具有较高的硬度、结合力以及抗氧化性获得了一定应用，为了进一步优化涂层的上述性能，加入金属和非金属元素形成三元和四元涂层，其中，Al和Si是被研究的热门元素，由此形成了AlCrN、CrSiN、AlCrSiN等涂层类型。涂层中的Al元素通过固溶强化提高了涂层的硬度，并且在氧化后形成致密的Al2O3薄膜覆盖在完好涂层的表面，可以同时阻止氧向内的侵入和涂层金属元素的向外扩散，提高了涂层的抗氧化性[2]。涂层中的Si与N形成非晶的Si3N4相包裹在CrN晶界形成纳米复合结构，同时提高了涂层的硬度、高温稳定性和抗氧化性[3]。Polcar等[4]的研究表明，AlCrSiN涂层在1 300 ℃仍能保持沉积态时的立方相结构。Lee等[5]研究了CrAlSiN的抗氧化性，涂层表面生成的Al2O3、Cr2O3和SiO2是其优越抗氧化性的主要原因。Sun等[6]研究了不同Si含量CrAlSiN的摩擦性能，发现5.52%的Si含量表现出最优的综合性能，具有较高的硬度和结合力，以及较低的摩擦系数和抗磨损性能。……