模具是正在外力效率下将金属或非金属资料制成特定形式及巨细的零部件的东西，是当代工业，稀少是汽车、航空、电子通讯、筑材、医疗、生物等筑筑范畴必不行少的工艺设备。模具素有“工业之母”的美誉，约70%的零部件是仰赖模具而加工制成的。模具的策画和筑筑秤谌，直接决断了零部件的出产效果、加工精度、筑筑本钱和运用寿命。于是，模具工业是我邦先辈筑筑业的要紧构成局部，而模具的筑筑秤谌是权衡一个邦度筑筑业秤谌凹凸的要紧符号，也是一个邦度的工业产物连结邦际竞赛力的要紧包管之一。跟着社会经济的繁荣，模具工业正在各邦呆板工业中占领的比例推广，它为新身手和新产物的斥地与使用供给了要紧的加工东西和身手维持，正在欧美等工业繁华邦度被誉为“点铁成金”的“磁力工业”。

　　然而，模具正在运用的进程中，可以会受到障碍载荷、猛烈的摩擦和热疲困等效率，显露塑性变形、磨损以至断裂等失效形势，大大缩短了模具的运用寿命，并直接影响产物格料和出产效果。据统计，80%以上的模具失效都源于外外毁伤。而采用外外打点身手，通过变化模具外外的因素、机合和机合等，可能有用刷新模具的硬度、耐磨性和耐腐化性等外外功能，充塞开掘资料潜力，耽误模具的运用寿命，降酿成本，从而成为模具加强范畴的探求要点。遵照道理的分别，外外打点身手可能分为化学热打点（如渗碳、渗氮等）、外外涂覆（如物理气相重积、化学气相重积等）和外外加工加强打点（如激光外外淬火、激光外外合金化等）。此中，物理气相重积（PVD）身手因具有重积温度低、热变形小、环保无污染、易得回外外平均且硬度高的涂层等上风备受青睐。

　　TiAlSiN涂层是正在TiN的根源上繁荣起来的，具有硬度高、摩擦因数小、抗高温氧化性强和耐腐化等上风，紧要使用于刀具行业以抬高资料的耐磨性和切削功能等，现已渐渐拓展到模具范畴，但对模具钢外外镀膜后功能的探求不太充塞。H13钢具有较高的淬透性和淬硬性，是一种常睹的热作模具钢，被普遍使用于锻模、压铸模、挤压模等的筑筑中。于是，本文以H13钢为探求对象，通过磁控溅射身手正在其外外重积TiAlSiN涂层，探求涂层的物相构成、纳米硬度和摩擦磨损功能等，探究基体偏压、重积温度和涂层厚度对涂层功能的影响纪律，并揭示其效率机理，为实质工业出产供给外面维持和工艺扶助。

　　HCSH-650磁控溅射镀膜机由广东汇成真空科技股份有限公司出产，实用于模具外外镀层，可通过盘算推算机筑设溅射时候对涂层的厚度实行正确负责，并得回外外质料高、联合力强的涂层。磁控溅射镀膜的基础流程是：翻开冷却水和磁控管，将基体放正在样品台上，并置于TiAlSi靶材的中心地位，使基体与靶材连结平行。处事转台接负高压，使基体处于挽回形态，以包管涂层平均地掩盖于基体外外。紧闭磁控管，翻开呆板泵对真空室抽线 Pa，再通入氩气和氮气，使电离后的氩离子轰击基体外外以去除外外的尘埃和油污等。通过质料流量计负责气体流量，并连结处事气压为2 Pa。筑设溅射参数开启溅射进程，当涂层重积告终后，紧闭冷却水，恭候试样冷却至室温后取出。

　　摩擦磨损试验正在HT-1000型高温摩擦磨损试验机（兰州中科凯华科技斥地有限公司）长进行，探求测试涂层正在常温下与Φ5 mm的Si3N4球的对磨景况。筑设试验载荷为200 g，转速为302 r/min，时候为15 min，摩擦半径为3 mm。采用LSM 800激光共聚焦显微镜对试样的磨损体积实行衡量，并对试样磨损后的外脸庞貌实行观测，借助牛津XMax-80型能谱仪阐发磨痕中各元素的漫衍景况。

　　磁控溅射制备TiAlSiN涂层中元素漫衍平均，溅射参数的变化会使Ti、Al、Si、N元素的浓度显露微小振动。涂层紧要由Ti3Al2N2和TiN等物相构成，此中，Ti3Al2N2相的（105）晶面衍射峰最强，正在较高的基体偏压、重积温度和涂层厚度下，Ti3Al2N2相的衍射峰显露宽化形象。XRD没有检测到与Si相合的晶相，注解Si可以以非晶相的形势存正在。

　　当基体偏压(40-100V)、重积温度(400-500°C)和涂层厚度(2.5-4μm)推广时，H13钢外外TiAlSiN涂层的纳米硬度区分抬高了31.2%、18.3%、28.4%，弹性模量区分抬高了5.1%、12.3%、11.3%，联合强度区分抬高了24.2%、28.5%、42.5%。通过常温摩擦磨损试验出现涂层的摩擦系数和磨损率跟着基体偏压和涂层厚度的推广而减小，而正在550°C下制备的涂层具有较高的硬度和较低的外外粗略度，其耐磨性最好。

　　因为基体偏压、重积温度和涂层厚度的变化使得原子的扩散才智及成折柳析水准发作变革，故Ti、Al、Si、N元素浓度随溅射参数的变革闪现微小振动。当基体偏压、重积温度和涂层厚度推广时，因为涂层正在重积的进程中形成空隙、错配等晶格缺陷，使得Ti3Al2N2相正在（105）面的衍射峰显露宽化形象。当重积温度为550°C，涂层的硬度相对较高，抵御塑性变形的才智较强，正在摩擦的进程中可能减小涂层与摩擦副的呆板互锁效率，耐磨性最好。TiAlSiN涂层的磨损机制紧要为磨粒磨损、疲困磨损和氧化磨损。

　　本文采用磁控溅射身手正在H13钢的外外重积TiAlSiN涂层，探求涂层的微观机合、硬度、联合强度和摩擦磨损功能，探究基体偏压、重积温度及涂层厚度对涂层功能的影响纪律，并揭示其效率机理，得回高外外功能的模具涂层制备工艺计划，为实质的工业出产供给外面维持和身手扶助，从而消重模具筑筑本钱，省略资料和能源花费，具有明显的经济、生态效益。

　　林军，山东大学教导，博士生导师，入选山东省优青、山东省急需紧缺人才、山东大学齐鲁青年学者。紧要从事金属塑性成形外面与身手、先辈复合资料成形身手等方面的探求处事。主办邦度自然科学基金面上和青年项目、邦度要点研发部署子课题、山东省巨大立异工程等项目，与中邦商飞、美邦波音、中航和辉、中天科技等公司长久互助，宣布学术论文70余篇，授权发现专利10余项，众次正在邦外里学术聚会上做邀请叙述和口头叙述。

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