梯度结构TiAlSiN涂层制备及切削性能研究

发布时间：2025-06-26 01:45

　　本文采用多弧离子镀技术,在硬质合金刀具上制备了不同Al含量梯度结构TiAlSiN多层涂层(记为T1、T2、T3)和不同含Si涂层梯度结构TiAlSiN多层涂层(记为S1、S2、S3),以提高涂层与刀具基体结合强度,增强涂层刀具切削性能。采用X射线衍射仪、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)、摩擦磨损等实验方法,研究梯度结构对TiAlSiN涂层组织结构、形貌、残余应力、膜基结合强度、显微硬度和摩擦磨损性能的影响。并在MCV850立式铣床上对涂层刀具进行铣削和钻削加工灰铸铁HT250实验,研究涂层结构对其切削性能的影响,并对其切削机理进行详细探讨。得出以下结论:不同Al含量梯度结构TiAlSiN多层涂层的相结构为固溶的(Ti,Al)N相,随着Al含量的增加,(Ti,Al)N物相衍射峰向右偏移。其中,在(111)晶面方向,Al含量变化较大的梯度结构涂层(T1涂层)物相为TiN相;Al含量变化较小的梯度结构涂层(T2涂层)既存在(Ti,Al)N相,也存在AlN相;Al含量无变化的梯度结构涂层(T3涂层)物相为AlN相。T3涂层具有较低的残余应力和较高的膜基结合强度(HF-2),T2涂层表现出较好...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1 TiAlSiN涂层残余应力随Si含量变化曲线[56]

涂层结构也对涂层中的组织和力学性具有显著影响。多层结构TiAlSiN涂层的力学性能比单层结构的TiAlSiN涂层更加优异,在保持较高硬度的同时,还具有较高的膜基结合强度[57]。1.4涂层刀具切削性能及磨损机制

图1.2金属切削(a)金属切削变形区;(b)金属切削受力过程[58]

金属切削的过程是指刀具与工件之间相互作用、相互运动的过程。在这个过程中,被加工零件的多余材料被刀具切除,从而得到具有一定形状及尺寸要求的工件。金属切削是机械制造业,特别是现代制造业的主要加工方法,在国民经济中占有重要地位。在金属切削过程中,刀具刃口对被加工材料的挤压作用,使得材料....

图1.3刀具加工过程分析(a)铣削加工过程受力分析;(b)钻削加工过程受力分析[59]

刀具在切削加工过程中,被加工材料发生塑形变形和弹性变形所需要的力称为切削力。切削力来源于主要是三个方面[58]:(1)被加工材料因弹性变形对刀具产生的抗力;(2)被加工材料因塑性变形对刀具产生的抗力;(3)切屑与前刀面的摩擦作用力和已加工材料表面(过渡表面)对后刀面的摩擦力。如图....

图1.4麻花钻头切削部分的结构[59]

图1.4是麻花钻头切削部分结构示意图[59],在钻削过程中,钻头切削部分会承担主要的切削过程。麻花钻头在钻削过程中,首先与被加工工件接触的是刀尖处的横刃,横刃通过推挤力使被加工材料产生塑性变形。随后是主切削刃发挥切削作用,被切削后的材料沿着刀具前刀面排出,副切削刃主要对孔壁产生切....

本文编号：4052953