以三元TiAlN为代表的TiN基刀具防护涂层，由于具有硬度高、抗氧化好、高温时效硬化等优点，一直是国内外刀具涂层的主流产品。但是，该类涂层在切削时，由于摩擦系数较大，导致切削力大、切削温度高，工件表面光洁度差。不利于难加工材料（如钛、镍合金等）的切削加工或是普通材料的干式切削。近年来，VN基涂层由于具有显著的中高温自润滑能力，被广泛地引入到多元氮化物涂层(TiAlVN、AlCrVN)及纳米叠层式涂层（TiAlN/VN），获得了较好的切削效果。相较TiN基涂层，普通工艺制备的VN基涂层存在硬度偏低的缺点，不利于单独作为切削涂层。

我重点实验室科研人员，通过掺杂AlN来提高VN涂层的硬度。采用PVD技术，通过系统地优化涂层的制备工艺，制备了一系列VAlN涂层，并深入研究了AlN含量对VAlN涂层组织、化学键、硬度的影响。实验证实：获得的VAlN涂层硬度可达30 GPa以上，表现出与TiAlN相比拟的力学性能。结构分析进一步表明，在较低AlN含量时，AlN以固溶体形式存在；而当AlN达到一定含量时，涂层内部出现成分起伏，即出现交错的富AlN团簇与贫AlN团簇，该现象可能与三元VAlN固溶体的失稳分解（Spinodal decomposition）有关。

　　相关成果已在Surf. Coat. Technol发表一篇学术论文“Microstructure, chemical states, and mechanical properties of magnetron co-sputtered V1-xAlxN coatings”, 232（2013）311-318。论文刊出后引起了国内外学者的广泛关注（在该期刊的Most Download区排名前二十位）。 相关成果已申请国家发明专利1项。

　　不同Al含量的V1-xAlxN涂层硬度模量变化

V0.38Al0.62N涂层的STEM-EDX面扫图像