TiAlN涂層摩擦學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域有廣泛應用。本論文在通過對硬質(zhì)合金上沉積TiAlN涂層進行往復滑動摩擦學特性系統(tǒng)研究的基礎上，探討用其替代切削試驗評價涂層的可能性，對企業(yè)快速、有效、經(jīng)濟的開發(fā)新涂層及相關產(chǎn)品有重要意義。 本文在不同介質(zhì)(干態(tài)、乳化液、冷卻油)和試驗參數(shù)(法向載荷和位移幅值)條件下，對離子鍍TiAlN涂層及其硬質(zhì)合金基

2、體進行了往復滑動摩擦磨損試驗；并在不同進給量和不同轉速的條件下，用TiAlN涂層硬質(zhì)合金銑刀對35CrMoSiV合金鋼進行了切削試驗。采用光學顯微鏡(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)等分析手段對磨痕進行了微觀分析，獲得的主要結果包括： 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個階段的特征；涂層在跑合階段摩擦系數(shù)較低，且持續(xù)時間較長，摩擦系數(shù)達到峰值明

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涂層往復滑動磨損的失效機制為磨粒磨損、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，涂層失效是粘著磨損、剝層和氧化磨

4、損機制共同作用的結果；在涂層銑刀的正常工作區(qū)內(nèi)，提高銑削的轉速和進給量，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滑條件下，TiAlN涂層的摩擦學性能得到顯著改善，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，切削試驗所獲得的試驗結果與實驗室往復滑動試驗有很好的一致性，表明利用往復滑動磨損試驗可以定性地進行刀具涂層對硬鋼的切削性能表征