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基于PVD-TiN和TiSiN涂层的Al_2O_3/TiCN陶瓷刀具及其切削性能研究

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无机材料学报 2015年第10期30卷 1089-1093页

作者：曾俊杰刘伟龙莹古尚贤李安琼伍尚华广东工业大学机电工程学院广州510006

采用物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)工艺在Al2O3/Ti CN陶瓷刀具表面分别沉积了Ti N和Ti Si N涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层微观结构,采用显微硬度计和划痕仪分别表征涂层硬度和测量涂层与基体的结合强度。通过... 详细信息

采用物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)工艺在Al2O3/Ti CN陶瓷刀具表面分别沉积了Ti N和Ti Si N涂层。通过扫描电子显微镜(SEM)观察涂层微观结构,采用显微硬度计和划痕仪分别表征涂层硬度和测量涂层与基体的结合强度。通过对涂层刀具进行连续干切削灰铸铁实验,研究Ti N和Ti Si N涂层对刀具磨损特征的影响并探讨其磨损机理,同时研究了涂层对工件加工表面质量的影响。结果表明:PVD涂层可显著提高Al2O3/Ti CN陶瓷的刀具硬度。Ti N涂层和Ti Si N涂层可分别提高刀具表面硬度25%和65%,从而增加刀具耐磨性。两种涂层刀具在连续切削灰铸铁实验中主要的失效机理均是挤压变形下的磨粒磨损,其中Ti N涂层刀具还伴随有粘结磨损;刀具上的PVD-Ti N和Ti Si N涂层可以有效保护Al2O3/Ti CN陶瓷刀具基体,防止崩刃,进而改善工件表面加工质量。

关键词：连续切削切削性能涂层刀具

表面处理对TiAlSiN涂层刀具表面完整性及切削性能的影响研究

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中国机械工程 2023年第1期34卷 75-83页

作者：吴振宇郑光明颜培杨先海赵光喜李学伟山东理工大学机械工程学院淄博255000 北京理工大学机械与车辆学院北京100081

涂层刀具在高速干切削钛合金时容易出现刀具磨损严重、刀具寿命短等问题,对涂层刀具进行表面处理能改善涂层刀具的表面完整性,是提高涂层刀具耐磨性和切削寿命的有效途径。选取TiAlSiN涂层刀具,分别进行深冷处理、微喷砂处理和深冷+微... 详细信息

涂层刀具在高速干切削钛合金时容易出现刀具磨损严重、刀具寿命短等问题,对涂层刀具进行表面处理能改善涂层刀具的表面完整性,是提高涂层刀具耐磨性和切削寿命的有效途径。选取TiAlSiN涂层刀具,分别进行深冷处理、微喷砂处理和深冷+微喷砂处理,研究不同处理方法对涂层刀具表面完整性(包括表面形貌、表面粗糙度、显微硬度和表面残余应力等)的影响,并进行钛合金高速干切削试验,分析不同处理方法对涂层刀具切削性能的影响,探究提高涂层刀具耐磨性和切削寿命的方法。结果表明:与单一深冷处理和微喷砂处理相比,深冷+微喷砂处理后涂层刀具表面完整性明显改善,刀具寿命显著提高。深冷+微喷砂处理能减少刀具崩刃、月牙洼磨损和磨粒磨损,有效提高涂层刀具耐磨性。

关键词：深冷处理微喷砂涂层刀具表面完整性切削性能

Al_2O_3/TiCN涂层刀具的滑动磨损性能及切削性能研究

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摩擦学学报 2018年第3期38卷 356-363页

作者：郑光明程祥杨先海徐汝锋赵军山东理工大学机械工程学院山东淄博255000 山东大学机械工程学院山东济南250061

进行了滑动摩擦磨损和高速干切削试验,研究了Al_2O_3/TiCN涂层硬质合金刀具材料的磨损机理.结果表明:摩擦系数随着滑动速度的增加而减小,在FN=10 N时,摩擦系数最大.随着载荷和滑动速度的增加,磨损率有减小的趋势.受摩擦力和摩擦热的作用... 详细信息

进行了滑动摩擦磨损和高速干切削试验,研究了Al_2O_3/TiCN涂层硬质合金刀具材料的磨损机理.结果表明:摩擦系数随着滑动速度的增加而减小,在FN=10 N时,摩擦系数最大.随着载荷和滑动速度的增加,磨损率有减小的趋势.受摩擦力和摩擦热的作用,在涂层刀具材料表面形成鱼鳞状的粘结层,随着速度和载荷增加,粘结的金属材料增多.在刀具前刀面靠近刀尖处形成了耐磨氧化物,提高刀具抗磨损性能,但在后刀面易形成少量的铁氧化物,加剧刀具磨损.其中,在刀具材料磨损表面形成的次生粘结层或氧化薄膜(如TiO_2、SiO_2),起到了润滑、减摩的作用,有利于刀具材料耐磨性能的提高.本文中的研究成果可望在指导高强度钢类材料的高效、高质量加工中发挥积极地作用.

关键词：滑动磨损切削性能涂层刀具磨损率磨损机理

新型陶瓷涂层硬质合金刀具的涂层机理和切削性能

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机械工程学报 2000年第11期36卷 44-49页

作者：陈元春艾兴黄传真山东大学机械工程学院济南250061

以异丙醇铝为前驱物，将溶胶－凝胶工艺应用于硬质合金刀片涂层，研制成功一种新型的陶瓷涂层刀片，从而为涂层刀具制造展示了一种全新的涂层方法。使用浸渍提拉法对刀具基体进行涂层，然后经凝胶、干燥和1200 ℃热处理后可以得到厚度... 详细信息

以异丙醇铝为前驱物，将溶胶－凝胶工艺应用于硬质合金刀片涂层，研制成功一种新型的陶瓷涂层刀片，从而为涂层刀具制造展示了一种全新的涂层方法。使用浸渍提拉法对刀具基体进行涂层，然后经凝胶、干燥和1200 ℃热处理后可以得到厚度适宜的α—A12O3涂层，涂层完整，无宏观缺陷，并且在初步的切削试验中显示出一定效果。涂层在1140 ℃左右转化成α—A12O3，在1200 ℃烧结致密，而在1250 ℃以上涂层发生明显收缩，晶粒明显长大，最终的涂层为多晶体结构，涂层界面未生成弱化相，硬质合金中的部分钴元素扩散到涂层中，有助于提高涂层和基体间的粘结强度。切削试验的结果表明，所得涂层能有效地阻止前刀面上的粘结磨损，从而提高了刀具的使用寿命。

关键词：溶胶-凝胶法涂层刀具 Al2O3 切削性能硬质合金

PVD-TiN不连续结构涂层的摩擦行为和切削性能(英文)

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稀有金属材料与工程 2011年第4期40卷 580-584页

作者： Soroka E Lyashenko B 乔生儒张程煜乌克兰科学院强度问题研究所西北工业大学超高温结构复合材料科技重点实验室陕西西安710072

在工具钢表面采用电弧蒸发物理气相沉积TiN涂层中,将不锈钢编织网置于基底和蒸发源之间,以得到不连续的TiN涂层。检验了无涂层、连续涂层和不连续涂层3种表面状态的性能,其中在室温和200°C下做了无润滑和润滑条件下的盘-块和球-盘滑动... 详细信息

在工具钢表面采用电弧蒸发物理气相沉积TiN涂层中,将不锈钢编织网置于基底和蒸发源之间,以得到不连续的TiN涂层。检验了无涂层、连续涂层和不连续涂层3种表面状态的性能,其中在室温和200°C下做了无润滑和润滑条件下的盘-块和球-盘滑动摩擦试验。结果表明,在滑动条件下,不连续的TiN涂层可同时减小工具钢的磨损量和磨损速度。3种表面状态下的高速切削中,与无涂层和连续涂层比较,不连续TiN涂层由于寿命增加具有优势。

关键词： PVD 连续涂层不连续涂层摩擦行为粗糙度切削性能

激光熔覆制备WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具的微观结构及切削性能

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中国激光 2017年第8期44卷 98-106页

作者：刘洪喜董涛张晓伟刘子峰石海昆明理工大学材料科学与工程学院云南昆明650093

利用激光熔覆增材制造技术制备了宏观形貌良好、组织致密均匀、无气孔和裂纹的WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具。研究结果表明,刀具熔覆层由WC、W2C、Al2O3、Co3W3C、固溶体CoCr和(Co,Ni,Fe,Cr)2Si等物相组成;涂层表面的硬质WC大颗粒包覆在... 详细信息

利用激光熔覆增材制造技术制备了宏观形貌良好、组织致密均匀、无气孔和裂纹的WC/Co50/Al硬质合金涂层刀具。研究结果表明,刀具熔覆层由WC、W2C、Al2O3、Co3W3C、固溶体CoCr和(Co,Ni,Fe,Cr)2Si等物相组成;涂层表面的硬质WC大颗粒包覆在粘接相Co50中,部分熔化和分解的WC小颗粒形成了固溶体;切削过程中,轴向切削力和径向切削力相对稳定,切向切削力波动较大;激光熔覆硬质合金刀具产生的切向切削力和切削热均高于YG8硬质合金刀具的,但经前者加工处理后的工件的摩擦系数和表面粗糙度均小于后者的。

关键词：激光技术硬质合金涂层刀具激光熔覆微观结构切削性能

基体梯度结构对TiN涂层硬质合金力学和切削性能的影响

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中国有色金属学报 2011年第4期21卷 804-809页

作者：王社权陈康华徐银超祝昌军谢灿强陈响明中南大学粉末冶金国家重点实验室长沙410083 株洲钻石切削刀具股份有限公司株洲412000

研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金力学和切削性能的影响;采用阴极弧蒸发涂层工艺分别在均质和梯度硬质合金基体上制备TiN涂层;运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试、显微硬度测试和切削性能测试,研究基体梯度结构对TiN涂层... 详细信息

研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金力学和切削性能的影响;采用阴极弧蒸发涂层工艺分别在均质和梯度硬质合金基体上制备TiN涂层;运用金相观察、扫描电镜分析、三点抗弯强度测试、显微硬度测试和切削性能测试,研究基体梯度结构对TiN涂层硬质合金组织结构、力学性能和切削性能的影响。结果表明:基体结构梯度化后,TiN涂层表面形貌由平整状变为网状结构,显微硬度提高19%,抗弯强度提高6.1%;基体结构梯度化后,涂层硬质合金的结构发生变化、力学性能得到提高,涂层刀片的抗冲击性能和切削性能分别提高10%和15%左右。

关键词： TiN涂层硬质合金梯度结构力学性能显微组织切削性能

高温渗碳对硬质合金涂层刀具高温力学性能及干式切削性能的影响

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表面技术 2022年第3期51卷 271-277页

作者：谭君国李季飞叶谱生张腾飞王启民广东工业大学机电工程学院广州510006

目的探究硬质合金基体渗碳处理对涂层刀具高温元素扩散、高温力学性能和切削性能的影响。方法通过高温渗碳和PVD方法制备了渗碳涂层刀具。采用SEM观察渗碳前后基体的表面形貌。采用维氏硬度计表征渗碳硬质合金基体截面的硬度分布。采用... 详细信息

目的探究硬质合金基体渗碳处理对涂层刀具高温元素扩散、高温力学性能和切削性能的影响。方法通过高温渗碳和PVD方法制备了渗碳涂层刀具。采用SEM观察渗碳前后基体的表面形貌。采用维氏硬度计表征渗碳硬质合金基体截面的硬度分布。采用EDS对基体截面进行成分分析。采用XRD对涂层进行物相分析。利用纳米压痕仪对涂层高温退火硬度、弹性模量进行了表征。选用SKD-11冷作模具钢进行了干式切削实验。结果经过渗碳处理后,硬质合金车刀基体形成了表面层贫Co、近表面层富Co的梯度结构,在距基体表面0-900μm的深度范围内,基体硬度呈现梯度变化。高温下,在均质硬质合金基体上沉积的涂层中检测到Co元素,而渗碳硬质合金基体的涂层中未检测到明显的Co元素。在沉积态、800℃真空退火和1100℃真空退火3种条件下,渗碳涂层车刀的硬度(分别为33、32、22.5 GPa)均高于均质硬质合金涂层车刀(分别为31、30、18.5 GPa)。均质硬质合金裸刀的车削长度为-80 m时达到磨钝标准,渗碳涂层车刀的车削长度为-1100m时达到磨钝标准。结论渗碳处理显著抑制了硬质合金基体中的Co在高温下向涂层内部扩散,增强了涂层高温稳定性,使得涂层在高温下仍能维持较高的力学性能,同时显著改善了涂层刀具的干式车削寿命。

关键词：刀具涂层硬质合金渗碳力学性能切削性能

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Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金的显微组织与切削性能

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中南大学学报（自然科学版） 2010年第4期41卷 1297-1302页

作者：林高用曾菊花郑小燕杨伟邹艳明中南大学材料科学与工程学院湖南长沙410083 中南大学有色金属材料科学与工程教育部重点实验室湖南长沙410083

采用金相组织分析、X线衍射物相分析、扫描电镜和能谱分析技术对自行研制的Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金(拟取代HPb59-1黄铜)在铸态、挤压态和热处理态3种状态下的显微组织与切削性能进行研究,并比较3种状态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金与HPb59-1黄铜的... 详细信息

采用金相组织分析、X线衍射物相分析、扫描电镜和能谱分析技术对自行研制的Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金(拟取代HPb59-1黄铜)在铸态、挤压态和热处理态3种状态下的显微组织与切削性能进行研究,并比较3种状态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金与HPb59-1黄铜的切削性能。研究结果表明:铸态Zn-Cu-Mg-Al-RE锌合金中主要含有纯Zn相、Mg2Zn11相和Cu4Zn相(ε相),且晶间有不连续分布的块状稀土化合物,该稀土化合物性脆易断,有利于提高合金的切削性能;挤压态合金的晶界不明显,稀土化合物消失,基体组织发生再结晶;热处理后,合金发生二次再结晶,晶粒细化,ε相大量析出,强度和塑性均有所提高;与铸态相比,挤压态及热处理态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金的切削性能略有下降;铸态Zn-Cu-Mg-Al-RE合金的切削性能已接近HPb59-1黄铜的切削性能。

关键词：锌合金稀土显微组织切削性能