梁杨梦甜，范其香，王欣，王铁钢，刘艳梅，曹凤婷

（天津职业技术师范大学 天津市高速切削与精密加工重点实验室，天津 300222）

随着现代加工制造技术不断发展，高速切削、干切削等加工技术不断涌现，难加工材料，如钛合金、高温合金、复合材料等，广泛应用于工业中。另外，人们不断追求更高的加工效率和加工精度，这使切削刀具的工作环境更加恶劣，对刀具的性能也提出了更高的要求，刀具在切削过程中能否保持高的硬度、良好的韧性、抗摩擦磨损性能和高温热稳定性显得尤为重要。

CrN 涂层具有良好的耐蚀性和耐磨性，且具有制备工艺简单、经济等优点，被广泛应用于切削刀具表面。但其硬度较低且高温热稳定性较差，在600 ℃温度下即可发生氧化，无法应用于切削温度较高的工况中（如难加工材料的高速干切削等）。在CrN 涂层中添加Al 元素，可增强涂层的硬度和抗高温氧化性能。一方面，Al 原子固溶于CrN 相中，通过固溶强化机制可提高涂层的硬度；另一方面，Al 的氧化物在高温下比Cr 的氧化物更稳定，具有更好的抗高温氧化性能。研究表明，在涂层中掺杂适量的Al 元素，高温下生成的稳定致密的Al2O3膜可以有效抑制O 元素向涂层内部扩散，提高涂层的抗高温氧化性能[1]。Polcar 等[2-3]采用电弧离子镀制备了CrAlN 涂层，其主要相结构为fcc-(Cr,Al)N，硬度高达30 GPa，900 ℃时，涂层仅发生少量的CrN→Cr2N 相转变，在1300 ℃时，涂层表面生成一层致密的Cr2O3和非晶Al2O3的混合氧化膜，具有很好的抗高温氧化性能。Lin 等[4]研究发现，随着CrAlN 涂层中Al 含量的升高，涂层硬度增加，当Al 含量为31%时，CrAlN 涂层硬度达到36 GPa。……