随着高新技术的飞速发展,众多工业装备中运动部件的工作温度越来越高,这对新型润滑涂层材料也有了更高的要求,而现有高温润滑涂层工作温度较为单一。钒基复合涂层在高温中具有良好的润滑性,且可以适应较高温度环境,在摩擦过程中可以有效保护基底不被磨损。本文以此为出发点,对钒基复合涂层的高温摩擦磨损性能进行研究。本文利用磁控溅射技术制备了VAlCN复合涂层、VAlCN/VAlN多层涂层、VAlN-Ag复合涂层。并系统研究了VAlCN涂层的失效机理,以及VAlCN/VAlN多层涂层氧化性能和摩擦性能之间的联系。并为了进一步提升涂层的润滑作用,初步探索了VAlN-Ag复合涂层的高温摩擦性能。获得的主要结论如下:(1)采用直流磁控溅射技术制备的单层VAlCN复合涂层摩擦系数较高,且有较大波动,700℃下摩擦系数低至0.2。涂层的磨损率随温度的升高而升高,在700℃时涂层迅速失效。通过对磨痕的形貌分析可知,涂层在400℃以下具有较强的抗氧化性,磨损较小,主要磨损形式为轻微粘着磨损。500℃以上氧化物增多,涂层磨损形式转化为磨粒磨损和氧化磨损。涂层在700℃时迅速失效,主要原因是涂层中的钒氧化物熔化,以及大量非晶碳氧化后降低了涂层润滑效果。虽然此温度下涂层磨损较大,但高温下的润滑效果也有所体现。(2)采用直流磁控溅射技术制备的VAlCN/VAlN多层复合涂层相比于单层VAlCN涂层,显著提高了涂层的抗氧化性。多层涂层在500℃时依然保持了稳定的多层结构。所以在500℃以下,涂层的主要磨损形式为逐层剥离。600℃以上涂层由于复杂的摩擦氧化反应生成多种氧化物,从而表现出磨粒磨损、氧化磨损、疲劳磨损、粘着磨损等多种磨损形式。(3)Ag具有较高的溅射产额,所以在相同沉积时间内,高Ag含量的VAlN-Ag复合涂层厚度更厚。涂层过快的生长速率会导致涂层主要结构为粗大的柱状组织,并进一步造成涂层力学性能降低。高温摩擦测试表明,Ag粒子向表层扩散的能力很强,但涂层仅在350℃和700℃时有明显的润滑效果。虽然700℃时涂层磨损严重,但是堆积在对磨球上的磨屑隔绝了磨球与基底的直接接触,摩擦系数一直较低,约为0.2。(4)涂层在不同温度下的摩擦磨损机理均有较大的差别。由于高温氧化反应,涂层的结构演变、机械性能衰减和摩擦氧化产物的生成,都会直接影响到涂层的高温摩擦性能。