【如何制备“金刚衣”】
找到了方法 ， 是不是很容易制备？答案是否定的 。
“纳米复合涂层能否展现出优异性能 ， 关键得满足两点：一个是微结构条件 ， 另一个是成分条件 。”李伟教授解释 ， 微结构条件要求在涂层内部形成界面相包裹纳米晶粒的复合结构、以及界面相与纳米晶粒之间的共格界面；成分条件是对纳米复合涂层各元素成分进行精确控制 ， 尤其对界面相进行元素掺杂时 。
经过反复实验推敲后 ， 李伟教授团队基于物理气相沉积技术 ， 联手合作企业开发了具有纳米复合结构和共格界面的反应溅射离子镀膜关键制备技术、实现纳米复合涂层成分精确控制的复合靶材技术 ， 实现了获得优异性能要求的微结构和成分条件 。
这还远远不够 。
工具在服役过程中承受很大的载荷 ， 纳米复合涂层对工具起到保护作用的关键前提是——涂层与基材具有较高的结合强度 。否则 ， 即使涂层的性能再高 ， 也会因为过早脱落而起不到保护作用 。尤其是随着工具服役条件的愈发恶劣对涂层结合强度提出更为苛刻的要求 。
然而 ， 纳米复合涂层与基材具有不同的热膨胀系数和点阵常数 ， 因此在结合界面处将产生较大内应力 ， 如何提升涂层与基材的结合强度是涂层有效发挥作用的先决条件 。为此 ， 针对工具常用的硬质合金、高速钢等基材 ， 李伟团队研发了纳米复合涂层的关键前处理技术和适用于不同涂层的梯度过渡层技术 ， 降低了纳米复合涂层与基材之间由于热膨胀系数和点阵常数差异带来的内应力 ， 提升了涂层与基材的结合强度 。其中 ， TiAlSiN和TiSiCN纳米复合涂层在硬质合金上的结合强度超过60牛顿 。

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纳米复合涂层刀具 。
实际应用的效果已经显现 。
在航空航天领域 ， 针对钛合金难加工材料的特性 ， 该系列涂层刀具与普通不涂层刀具相比 ， 刀具寿命能有效提升 ， 在切削过程中刀具过去容易出现的粘屑及表面过热情况都得到有效改善 ， 被加工件材料表面质量好 。在汽车领域 ， 开发的涂层挤压丝锥 ， 在高碳连杆的加工方面 ， 涂层刀具取得明显成功 ， 涂层M16挤压丝锥 ， 在加工碳50材料方面 ， 连续攻丝达2000余孔 ， 超过进口刀具寿命；开发的涂层M18挤压丝锥 ， 在加工42CrMo曲轴方面 ， 加工寿命达到1000余孔 ， 也成功替代进口产品 。在齿轮加工领域 ， 涂层高速钢齿轮滚刀与传统高速钢齿轮滚刀相比 ， 其切削效率与切削寿命均大幅提高 。目前 ， 公司的涂层齿轮滚刀已成功进入长春一汽、山东时风集团等汽车加工领域 。在工程机械领域 ， 开发的涂层高性能高速钢钻头和涂层高性能螺旋槽丝锥在起重机回转支撑65Mn材料加工方面 ， 成功替代进口 ， 批量供货 。
栏目主编：徐瑞哲 文字编辑：李蕾 题图来源：叶田媛 制图 文中图片来源：受访者供图
【11年磨一剑，上理工突破超硬纳米复合涂层关键技术丨新科普】来源：上观

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