硬质涂层是为了提高构件表面耐磨性、耐腐蚀和耐高温性能而施加在材料表面的覆盖层。其中金属氮化物属于金属间化合物,特别适合进行元素的合金化,具有较好的综合性能,其应用也最广泛。ZrN、CrN、CrAIN涂层由于其高硬度、耐磨损或高温抗氧化能力等突出特点而受到广泛关注。然而纳米结构硬质涂层在工业生产应用中也有其使用的温度极限,特别是在切削加工等产生大量热量的加工过程。现代工业的飞速发展对硬质防护涂层综合性能的要求日趋提高,硬质涂层开发相应地逐渐趋于多元、多层、复合方向发展。调研发现在材料表面改性层内添加少量活性元素(包括:稀土、Ti、Zr、Hf),可以改善改性层的致密性以及与基体的结合力,降低氧化速率,提高氧化膜的抗剥落性能,改善改性层的高温抗氧化性能。　　 本文运用双靶反应磁控共溅射的方法制备系列不同Y含量的ZrYN、CrYN、CrAIYN(记作XYN,X=Zr、cr、CrAl)涂层。通过SK2-2-12管式电阻炉或CVD(G)-07/50/2高温真空气氛管式炉,针对上述涂层在不同温度下进行高温氧化实验。采用Dektak3 Series膜厚测量仪、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电子探针显微分析仪(EPMA)、CSM纳米力学测试系统等多种先进表征手段展开深入分析。从膜厚、结构、成分、力学性能、抗氧化性能等多个角度全面地讨论了Y含量、测试温度对涂层性能的影响:并讨论了相关作用机制。主要研究结论如下:　　 1.Y元素以置换固溶的形式掺杂形成XYN涂层。　　 2.XYN涂层均呈现面心立方结构,随着Y靶功率的增大,衍射峰发生偏移、宽化,峰强减弱,对应的晶格常数增大、晶粒尺寸减小;Y的添加对涂层表面形貌影响不大,也不影响涂层的柱状结构。　　 3.随着Y含量的增加,ZrYN涂层的硬度先增大后减小;CrYN涂层的硬度基本不变,当Y靶功率为200W时有所增大;CrAlYN涂层的硬度逐步增大。Y的掺杂对XYN涂层的结合力影响不大。　　 4.随着Y靶功率的增大,XYN涂层的抗氧化性能先增强后减弱。①ZrYN涂层650℃氧化后发现适量Y的添加抑制了T-ZrO2向M-ZrO2的转变,即YSZ作用,提高涂层的抗氧化性能。②CrYN涂层(850℃,900℃)与CrAIYN涂层(1050℃,1150℃)中,适量Y元素的添加一方面可降低金属原子的外扩散速率,从而降低氧化膜的生长速度;另一方面还可能降低氧的内扩散速率,促进选择性氧化:但当Y含量达一定程度后,会析出富Y相,从而降低涂层的抗氧化性能。