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                TiAlN復合刀具涂層的制備及切削性能研究

                來源:  資料編號:5D179170111  文件類型:  資料等級: %D7%CA%C1%CF%B1%E0%BA%C5%A3%BA5D179170111
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                資料介紹

                TiAlN復合刀具涂層的制備及切削性能研究(論文14000字)
                摘  要
                本文利用多弧離子鍍技術在鎢鋼表面沉積了TiAlN涂層,并選擇最佳工藝參數制備具有TiAlN涂層的鎢鋼刀具。采用X射線衍射儀、掃描電鏡及能譜儀、顯微硬度計、劃痕儀、摩擦磨損實驗及切削實驗研究了TiAlN涂層的組織結構、力學性能、摩擦磨損性能及其刀具的切削性能,揭示了N2流量對TiAlN涂層的結構、硬度、涂層/基體結合強度和摩擦磨損性能的影響規律,分析了具有TiAlN涂層的鎢鋼刀具的切削失效機理。
                通過對比不同N2流量下TiAlN涂層的XRD圖譜可知,在較高氣壓下,薄膜組織變得致密,結晶好,柱狀晶明顯,因此衍射峰更明顯。隨N2流量的逐漸增大,薄膜顆粒先增大后減小。這是因為在高的N2流量下粒子碰撞與散射現象加劇,導致小顆粒偏離軌道,到達基體表面的顆粒能量減小,顆粒的遷移速率降低,成核數量減少,顆粒粗大。隨N2流量的增加,薄膜和基體的結合力呈先增后減的趨勢,當氮氣流量為150sccm時,TiAlN 薄膜的膜基結合力最高,達到38N,TiAlN涂層在壓頭的作用下形成魚骨狀的褶皺,表現出較強的脆性,并且在劃痕末端出現涂層出現大塊的涂層脫落,涂層的剝落形式為粘結剝落。當N2流量為150sccm時,試樣表面的磨痕較窄較淺,具有更好的摩擦學性能,這是由于此時膜基結合力最強,其主要磨損機制為磨粒磨損與粘著磨損。TiAlN涂層在干摩擦條件下其摩擦系數約為0.35~0.45之間,且隨N2流量的增大,試樣表面涂層的摩擦磨損系數逐漸減小,表面涂層在干摩擦條件下的主要粘附大量的磨屑、氧化物與涂層剝落損傷。

                56doc.com QQ:306826066


                以鎢鋼(YG6X)為基體,TiAlN涂層硬質合金刀具在切削速度為560r/min條件下進行車削不銹鋼試驗,研究表明,PVD涂層硬質合金的失效過程為:首先從切削刃口處的涂層開始脫落,然后涂層與基體共同磨損,在切屑的粘結作用下,涂層進一步發生剝落,基體會發生氧化磨損,最后基體在粘結磨損和氧化磨損的共同作用下快速磨損。

                關鍵詞:多弧離子鍍;TiAlN涂層;顯微硬度;摩擦磨損性能;切削性能
                Abstract
                TiAlN coating was deposited on tungsten steel surface by multi-arc ion plating technology, and the optimum process parameters were selected to prepare tungsten steel tool with TiAlN coating. Using X-ray diffraction, scanning electron microscope and energy spectrometer, micro hardness tester, scratch tester, friction and wear experiment and cutting experiment of TiAlN coatings was studied organizational structure, mechanical properties, friction and wear performance and cutting performance of a tool, reveals the N2 flow structure and hardness of TiAlN coatings, the coating/substrate bonding strength and the influence law of friction and wear performance, analyzes the cutting tungsten steel cutter with TiAlN coatings failure mechanism.

                內容來自www.amalusrl.com 咨詢QQ:306826066


                By comparing the XRD map of TiAlN coating under different N2 flows, it can be seen that, under the high pressure, the film tissues become dense, crystallized, and the columnar crystals are obvious, so the diffraction peak is more obvious. With the increase of N2 flow, the film particles increased and then decreased. This is because the particle collision under high flow of N2 and scattering phenomenon, lead to small particles off track, reach the surface of the substrate particle energy decreases, and the particle migration rate decreased, the decrease in the number of nucleation and grain bulky. With the increase of N2 flow rate, the adhesion strength of the film and substrate showed a trend of increase after decreases first and when the nitrogen flow rate is 150 SCCM, highest TiAlN film of film adhesion, thirty-eight n, TiAlN coatings under the action of pressure head form herringbone fold, showed a greater brittleness, and in the end of the scratch coating appears large peeling coating, coating spalling flake form for bonding. When N2 flow rate for 150 SCCM, grinding crack on the surface of the specimen is narrow shallow, has better tribological performance, this is because the strongest film adhesion, the main wear mechanism is abrasive wear and adhesive wear. TiAlN coating under dry friction condition between the friction coefficient of about 0.35 ~ 0.35, and with the increase of N2 flow, coating the surface of the sample coefficient of friction and wear gradually decreases, and the main adhesive coating under dry friction condition a lot of wear debris, oxide with coating spalling damage.
                【內容來自www.amalusrl.com 咨詢QQ:306826066】

                Tungsten steel (YG6X) as matrix, TiAlN coated carbide cutting tools in cutting speed of 560 r/min turning of stainless steel under the condition of experiment, research has shown that the failure process of the PVD coated carbide as follows: first of all, from the cutting edge of the coating began to fall off, then coating and matrix wear together, under the action of the chip bonding, coating spalling occurs, further matrix can produce oxidation wear, finally base on adhesion wear and oxidation wear under the joint action of rapid wear.

                Keywords: multi-arc ion plating,TiAlN coating, microhardness, friction and abrasion performance, cutting performance.

                目錄
                摘  要    1
                Abstract    2
                1 緒論    6
                1.1 引言    6
                1.2 多弧離子鍍技術    6
                1.2.1多弧離子鍍的原理與特點    6
                1.2.2 多弧離子鍍的工藝參數    7
                1.3  TiAlN涂層的研究現狀    7

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                1.4  本課題研究的內容及意義    8
                2 實驗材料與實驗方法    9
                2.1 實驗材料    9
                2.2 實驗方法    9
                2.3 實驗所用設備及儀器    11
                2.4 組織分析及性能測試    13
                2.4.1   XRD物相分析    13
                2.4.2  金相組織觀察    13
                2.4.3  顯微硬度測試方法    14
                2.4.4 磨損性能測試方法    14
                2.4.5  結合強度測試方法    14
                2.4.6  削性能測試方法    15
                2.5   本章小結    15
                3  N2流量對TiAlN涂層組織結構的影響    16
                3.1  不同N2流量下TiAlN涂層的物相分析    16
                3.2  不同N2流量下TiAlN涂層的顯微組織分析    16
                3.3  不同N2流量下TiAlN涂層的顯微硬度分析    17
                3.4  本章小結    18
                 4 TiAlN涂層的膜基結合強度及摩擦磨損特性研究    19 內容來自www.amalusrl.com 咨詢QQ:306826066
                4.1  TiAlN涂層的膜基結合強度及損傷機制研究    19
                4.1.1  TiAlN涂層的膜基結合強度    19
                4.1.2 TiAlN涂層的損傷機制研究    20
                4.2  TiAlN涂層的摩擦磨損特性及磨損機理研究    20
                4.2.1  TiAlN涂層的摩擦磨損特性分析    20
                4.2.2  TiAlN涂層的磨損機理研究    24
                4.3  本章小結    25
                5  TiAlN涂層刀具的切削和摩擦學特性    26
                5.1 引言    26
                5.2 試驗條件與方法    26
                5.3 試驗結果與討論    27
                5.3.1  刀具的三向力分析    27
                5.3.2  刀具前刀面摩擦系數    28
                5.3.3  被加工件表面粗糙度    28
                5.3.4  磨損量Vb    29
                5.4 磨損形貌及磨損機理研究    29
                5.4.1  TiAlN涂層的刀具的磨損形態    29
                5.4.2  刀具磨損機理分析    30
                【本文來自56doc.com QQ:869918441】

                5.5 本章小結    31
                6  結論    32
                參考文獻    33
                致謝    35
                56doc.com QQ:306826066

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