摘 要：TiAlN涂层因其高硬度，高熔点及优异的热稳定性，被广泛应用于切削刀具防护领域。为应对日益复杂的加工工况，通过添加第四组元改善TiAlN涂层性能受到了广泛关注。本工作通过阴极弧蒸发法制备了Ti_1-x-yAl_yMo_xN涂层，并结合第一性原理计算研究了Mo添加对TiAlN涂层结构、力学与热性能的影响。Ti_0.46Al_0.54N、Ti_0.45Al_0.54Mo_0.01N、Ti_0.44Al_0.53Mo_0.03N、Ti_0.39Al_0.54Mo_0.07N、Ti_0.35Al_0.54Mo_0.11N 和 Ti_0.34Al_0.54Mo_0.12N涂层均为单相立方结构。Mo的添加引起的固溶强化效应使涂层的硬度从Ti_0.46Al_0.54N的30.0 ± 0.5 GPa逐渐提升至Ti_0.34Al_0.54Mo_0.12N的31.4 ± 0.9 GPa；Mo的添加提升了体系中d-t_2g轨道的占据率，弱化了体系中化学键的方向性，进而提升了TiAlN涂层的断裂韧性。另外，Mo的添加延缓了TiAlN涂层的热分解过程，从而改善了涂层热稳定性；实验及第一性原理计算结果均表明其热分解路径为TiAlMoN → TiMoN + AlN；同时，Mo的添加还提升了涂层的时效硬化能力。此外，Mo的添加抑制了锐钛矿型（anatase，a-）TiO₂的生成并促进涂层中的Ti直接氧化为金红石型（rutile，r-）TiO₂，致使Ti_1-x-yAl_yMo_xN涂层的抗氧化性能随涂层中Mo含量的增加而提升。在850 ℃氧化10 h后，Ti_0.46Al_0.54N涂层已完全氧化，而Ti_0.45Al_0.54Mo_0.01N、Ti_0.39Al_0.54Mo_0.07N和Ti_0.34Al_0.54Mo_0.12N涂层的氧化层厚度分别为~2.859 µm、~2.025 µm和~ 0.901 µm。

TiAlMoN涂层,力学性能,热稳定性,抗氧化性,第一性原理计算