织构化AlCrN涂层刀具车削加工奥氏体沉淀硬化不锈钢的切削性能研究

在基体为WC基硬质合金的Al Cr N涂层刀具前刀面应用激光技术加工出平行于切削刃的微织构,制备Al Cr N涂层织构化刀具;在液体润滑条件下对奥氏体沉淀硬化不锈钢(0Cr15Ni25Ti2Mo Al VB)进行切削试验,研究其切削性能,并与传统Al Cr N涂层刀具进行比较。分析了切削速度对切削力及切削温度的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)与X射线能谱仪(EDS)观察刀具的磨损形貌。研究结果表明:与传统Al Cr N涂层刀具相比,Al Cr N涂层织构化刀具能够有效降低切削温度、切削力和刀—屑接触面摩擦因数;由于微织构的存在,液体润滑时,润滑剂能够渗入到Al Cr N涂层织构化刀具的刀—屑接触面,因而具有良好的抗粘着性及耐磨性。     

基体表面粗糙度对金刚石薄膜涂层刀具附着强度的影响

应用扫描电镜和断续车削实验法研究了基体表面粗糙度对金刚石薄膜成核密度、成核状态及金刚石薄膜涂层刀具附着强度的影响,指出合理设计刀具基体表面粗糙度可提高金刚石薄膜涂层刀具附着强度。     

涂层刀具表面织构化及切削性能研究

采用激光技术在基体为硬质合金的涂层刀具前刀面易发生月牙洼磨损区域进行织构化处理,制备涂层织构化刀具;在液体润滑条件下进行切削试验,研究其切削性能,并与硬质合金织构化刀具及传统刀具进行比较。结果表明:与传统刀具相比,硬质合金织构化刀具和涂层织构化刀具能够有效降低切削力、切削温度和刀屑接触面摩擦因数,涂层织构化刀具效果尤为明显;液体润滑时,由于织构的存在,润滑剂能够渗入到硬质合金织构化刀具和涂层织构化刀具刀屑接触面,因而具有良好的抗黏着性及耐磨性,其中涂层织构化刀具最优。     

AlCrN涂层高速钢刀具的应用研究

采用可变磁场CAE弧源PVD技术,利用Al_(70)Cr_(30)材料在HSS基体上制备了AlCrN薄膜,利用X射线衍射仪、扫描电子显微镜以及多功能材料表面试验仪,研究了AlCrN薄膜的物相结构、断口和表面形貌特征。通过相关工艺参数的调整,实现了AlCrN薄膜物相结构的调控,所获得的薄膜硬度达到3700-4000HK,并具有良好的膜基结合力。AlCrN涂层立铣刀、齿轮滚刀试验表明:AlCrN涂层高速钢刀具适合于干式、湿式的切削条件,具有(111)面的择优取向的AlCrN涂层高速钢刀具具有更好的耐磨性及稳定性。     

高结合性能涂层与基体界面结合强度测定模型的有限元模拟

采用有限元法对高强结合性能涂层与基体界面结合强度进行了力学模拟,通过对涂层与基体界面最大法向应力和最大剪切应力的分析,比较了模型中有无金属加强板,不同的锥度、结合面宽度、涂层厚度对界面结合强度的影响,从而确定了最佳模型,使模拟过程中最大剪切应力明显降低,能够更好地体现不同体系法向应力的变化,并在最佳模型下研究了不同涂层和基体材料相互作用的界面结合强度.     

高结合性能涂层与基体界面结合强度测定模型的有限元模拟

采用有限元法对高强结合性能涂层与基体界面结合强度进行了力学模拟,通过对涂层与基体界面最大法向应力和最大剪切应力的分析,比较了模型中有无金属加强板,不同的锥度、结合面宽度、涂层厚度对界面结合强度的影响,从而确定了最佳模型：使模拟过程中最大剪切应力明显降低,能够更好地体现不同体系法向应力的变化,并在最佳模型下研究了不同涂层和基体材料相互作用的界面结合强度。     

高能离子源清洗对AlCrN刀具涂层结构及性能的影响

采用自主研发的离子源增强多弧离子镀设备,研究涂层沉积前不同清洗工艺对基材表面粗糙度以及所制备的AlCrN涂层的表面形貌、硬度、膜基结合力、摩擦磨损和切削性能的影响。研究结果表明,高能Ar⁺清洗可以更有效清洁基材表面。与传统弧源清洗技术相比,经高能离子源清洗后的基体表面粗糙度降低,沉积态涂层的表面粗糙度更低。相比于传统弧源清洗工艺,高能Ar⁺清洗可以显著提高膜基结合强度,达到48.7 N,摩擦因数和磨损率均降低,涂层刀具寿命提高了3倍。     

基体表面粗糙度对磁控溅射TiN涂层界面结合力的影响

利用球与平面的赫兹接触应力分布的经验修正公式∧［1］,对磁控溅处理前的基体表面粗糙度对沉积层和基体的界面结合力进行了研究,并和其他涂层界面结合力的测量方法方法进行了比较。结果表明：基体表面粗糙度对界面结合力有很大影响,表面粗糙度的改善有利于TiN层/基体的界面结合力的提高,同时改善了TiN层的摩擦学性能。     

压痕法测定薄膜(涂层)的界面结合强度

讨论了压痕法测定薄膜（涂层）界面结合强度的两个模型，包括Chiang模型和Evans模型，并就薄膜（涂层）界面结合强度的压痕法表征提出了一些新的见解。     

液相烧结金属陶瓷覆层/钢基体结合强度的研究

根据液相烧结三元硼化物基金属陶瓷覆层材料的工艺特点，用金属陶瓷覆层将两钢板进行液相烧结连结，以覆层对两钢板的连结强度表征覆层与钢基体的结合强度。采用三点弯曲、拉伸和单边剪切三种方法进行覆层／钢基体结合强度的测试。结果表明，三元硼化物基金属陶瓷覆层／钢基体之间产生冶金结合，具有较高的结合强度。     

AlCrN涂层刀具研究新进展

AlCrN薄膜高耐磨性和优异的高温抗氧化性能是涂层刀具的研究热点。本文介绍了AlCrN薄膜的性能和发展以及其它元素对薄膜性能的影响,其中重点介绍了Cr含量在薄膜中的作用和影响。对AlCrN薄膜进行多元化、多层化及添加其它元素都是获得具有优良的耐磨性、硬度和高温抗氧化性能的重要方法,这也将会是今后该薄膜的发展方向。     

有机涂层附着力与金属表面预处理研究的新进展

本文介绍了有机涂层/金属基体附着力理论的研究进展,探讨了金属表面预处理对涂层附着力的重要影响,并介绍了目前国内外金属表面预处理方法的最新研究动态。     

刀具后刀面磨损量对切削力及加工表面粗糙度的影响

通过切削试验探索了在相同的工件材料、刀具材料、切削参数(切削深度、进给量)和不同的刀具磨损状态(后刀面磨损量)下,刀具后刀面磨损量(VB)对切削过程中的切削力及工件表面粗糙度的影响,并对这些影响的产生机理进行了讨论。     

基于声表面波原理的切削力测量智能刀具研究

切削力的测量对于监测加工过程以及获得高精度的零部件具有重要作用,为实现自适应加工提供切削状态参数。研究了一种基于声表面波原理的切削力测量智能刀具。能在切削加工中实现主切削力的实时测量,并具有无线、无源的测量优势,能够适应复杂的加工环境。建立了切削力与声表面波谐振器石英基片应变的关系模型,分析了声表面波谐振器谐振频率,得到了切削力与声表面波谐振频率偏移量的关系。实验结果表明,基于声表面波原理的切削力测量智能刀具能够实现切削力的实时测量。     

刀具涂层技术的应用开发研究

采用国内比较先进的DH-10型多弧离子镀设备（PVD）根据加工对象制定合适的涂层工艺对硬质合金刀片进行涂层，然后进行切削对比试验，证实了该涂层硬质舍金刀片比未涂层硬质合金刀片使用寿命有很大的提高。     

基于摩擦学的表面织构技术应用研究进展

表面织构是在摩擦面上加工出具有一定尺寸和排列的凹坑或微小沟槽的点阵,可有效改善表面摩擦学性能。本文介绍了表面织构的几何参数和加工方法,总结了表面织构技术在机械部件、材料加工、磁存储设备、摩擦制动等方面的研究进展,展望了未来表面织构技术可能的发展方向。     

中间层液体的表面能对粘着行为中Pull-off力影响的实验研究

中间层液体膜存在的情况下,弯月面力(Cap illary Force)的作用使Pull-off力增加。中间层液体的表面能是影响弯月面力作用强度的重要因素之一。利用表面张力仪测量了1,2二氯丙烷、1,2乙二醇等5种液体的表面能,利用表面力仪测量了这5种液体作为中间层时Pull-off力的值。结果表明,在一定范围内,粘度相近液体量相同时,Pull-off力随表面能增加而增加;表面能相等时,Pull-off力随液体量增加而增加。     

TiAlN涂层刀具高速铣削颗粒增强铝基复合材料时的磨损行为

使用YS8硬质合金TiAlN涂层立铣刀分别对SiC颗粒和Al2O3颗粒增强铝基复合材料进行高速铣削试验,结合切削过程对刀具磨损形式、微观磨损形貌以及磨损机理进行了分析。结果表明:磨粒磨损、涂层脱落和微崩刃是涂层刀具的主要磨损形式;增强颗粒尺度越大,刀具微观磨损划痕和微崩刃凹坑越明显;涂层刀具铣削颗粒增强铝基复合材料不具备优势。     

模具表面Ni-P-PTFE-SiC多元复合化学镀层耐磨耐蚀性研究

分析化学复合沉积过程机理,认为聚四氟乙烯和ＳｉＣ粒子的沉积是先吸附,后被沉积埋覆于复合镀层中,研究Ｎｉ－Ｐ－ＰＴＦＥ－ＳｉＣ复合沉积主要工艺参数对复合沉积影响的规律,得出ＰＴＦＥ和ＳｉＣ粒子含量、粒度及表面活性剂种类等参数是影响复合沉积的因素。