题目：刀具高结合力超硬涂层制备研究

       切削刀具在现代制造业的发展中发挥着重要的作用，而对刀具进行涂层可以使得刀具的切削性能大大提高，使用寿命得到延长，同时还可以提高切削工件的表面光洁度，因此在切削加工技术向着高精度、高效、高可靠性以及长寿命等方向快速发展的过程中，涂层技术逐渐成为现代刀具制备中的一个关键工序。纳米复合TiAlSiN涂层由于其硬度高、抗氧化温度高、膜基结合力高、摩擦系数小以及导热率低等优点而引起了广泛的关注，因此开展对高结合力超硬TiAlSiN涂层制备的研究是十分必要的。

       本研究采用实验室自主研制的多功能复合表面改性设备，在高速钢和WC-Co硬质合金基体上用直流反应磁控溅射法制备了一系列不同工艺参数的TiAlSiN纳米复合涂层。本实验制备的所有涂层的厚度在2.0μm到4.0μm之间。本论文首先研究了靶材成分变化和不同工艺参数对TiAlSiN涂层纳米硬度等性能的影响，结果表明，改进靶材成分可以大幅度提高涂层的力学性能，纳米硬度和弹性模量都随着靶基距的增大而降低，随着磁控电流由1.0A增大为2.0A的过程而升高，氮氩比、沉积温度和基体负偏压对涂层性能的影响规律是一致的，随着它们的增大纳米硬度和弹性模量都是先升高后降低，在靶基距为8cm、温度为100℃、氮氩比为1/3、靶电流为1.5A、基体负偏压为-100V时涂层的硬度值最高，测试的平均纳米硬度达40GPa，达到了超硬水平。氮氩比与基体负偏压等工艺参数对在高速钢基体上沉积涂层的性能的影响与在硬质合金基体上沉积涂层性能的影响规律一致。

       其次本论文研究了不同工艺参数对TiAlSiN涂层与基体的结合强度的影响，结果表明，涂层与高速钢基体的膜基结合力随着靶基距的加大而降低，随着磁控电流的增大而增大，而随着沉积温度升高和基体负偏压升高时的变化趋势一致，膜基结合力都是先升高后降低。不同的工艺参数对涂层与硬质合金基体的膜基结合力也有着明显的影响。当靶基距为8cm、温度为100℃、氮氩比为1/2、靶电流为1.5A、基体偏压为-60V时涂层与高速钢基体的结合力高达85N，显示了优异的膜基结合强度，其他参数不变而基体偏压为-100V时涂层与硬质合金基体的结合强度最好，高达HF2级。