TiAlN涂層摩擦學(xué)行為及其銑削性能研究.pdf

1、TiAlN涂層在硬度、耐磨性、耐高溫氧化性及與基體之間結(jié)合力等方面比TiN涂層表現(xiàn)出比較優(yōu)異的性能，在切削刀具和耐磨零部件等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。本論文在通過對(duì)硬質(zhì)合金上沉積TiAlN涂層進(jìn)行往復(fù)滑動(dòng)摩擦學(xué)特性系統(tǒng)研究的基礎(chǔ)上，探討用其替代切削試驗(yàn)評(píng)價(jià)涂層的可能性，對(duì)企業(yè)快速、有效、經(jīng)濟(jì)的開發(fā)新涂層及相關(guān)產(chǎn)品有重要意義。 本文在不同介質(zhì)(干態(tài)、乳化液、冷卻油)和試驗(yàn)參數(shù)(法向載荷和位移幅值)條件下，對(duì)離子鍍TiAlN涂層及其硬質(zhì)合金基

2、體進(jìn)行了往復(fù)滑動(dòng)摩擦磨損試驗(yàn)；并在不同進(jìn)給量和不同轉(zhuǎn)速的條件下，用TiAlN涂層硬質(zhì)合金銑刀對(duì)35CrMoSiV合金鋼進(jìn)行了切削試驗(yàn)。采用光學(xué)顯微鏡(OM)、表面輪廓儀、激光共焦掃描顯微鏡(LCSM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和電子能譜(EDX)等分析手段對(duì)磨痕進(jìn)行了微觀分析，獲得的主要結(jié)果包括： 1.TiAlN涂層及其硬質(zhì)合金基體摩擦系數(shù)演變過程呈現(xiàn)5個(gè)階段的特征；涂層在跑合階段摩擦系數(shù)較低，且持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，摩擦系數(shù)達(dá)到峰值明

3、顯推后；涂層的摩擦系數(shù)隨法向載荷的增大而減小，但受位移幅值的影響不明顯。 2.TiAlN涂層及其硬質(zhì)合金基體的磨痕深度隨法向載荷和位移幅值增加而增加；TiAlN涂層往復(fù)滑動(dòng)磨損的失效機(jī)制為磨粒磨損、氧化磨損和剝層磨損的共同作用。 3.TiAlN涂層明顯提高了硬質(zhì)合金銑刀的切削性能，避免了磨損初期階段的崩刃和降低了后刀面的磨損，并顯著提高了被加工工件的表面質(zhì)量；在銑削35CrMoSiV鋼時(shí)，涂層失效是粘著磨損、剝層和氧化磨

4、損機(jī)制共同作用的結(jié)果；在涂層銑刀的正常工作區(qū)內(nèi)，提高銑削的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量，有利于減輕粘著，提高加工效率和被加工工件表面質(zhì)量。 4.在乳化液和冷卻油的潤(rùn)滑條件下，TiAlN涂層的摩擦學(xué)性能得到顯著改善，其中冷卻油的效果最明顯；在切削油介質(zhì)中，涂層銑力后刀面磨損降低，切削性能也明顯得到改善。 綜上所述，切削試驗(yàn)所獲得的試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)驗(yàn)室往復(fù)滑動(dòng)試驗(yàn)有很好的一致性，表明利用往復(fù)滑動(dòng)磨損試驗(yàn)可以定性地進(jìn)行刀具涂層對(duì)硬鋼的切削性能表征