离子源增强多弧沉积高铝超硬涂层的切削性能研究

发布时间：2018-06-15 21:28

  本文选题：多弧离子镀 + 离子源激发清洗技术　； 参考：《安徽工业大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文采用新型离子源激发清洗技术(NC)的多弧离子镀膜设备,通过与传统清洗技术(TC)在高速钢和硬质合金基体上制备AlCrN涂层的结构和性能的比较,确立新技术的优势。结合现代高速切削加工和难加工材料的需求,利用改进清洗技术的多弧离子镀膜设备,研究不同基体负偏压、弧靶电流和离子源激发清洗电流对AlTiSiN涂层结构和性能的影响。通过X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、透射电镜和扫描电子显微镜对涂层相结构和表面形貌进行分析;通过显微硬度仪、洛氏压痕仪、划痕仪和摩擦磨损仪对涂层的力学性能进行检测分析;通过数控加工中心对涂层刀具进行切削实验,并对涂层刀具的切削性能进行分析。结果如下:(1)利用高能离子源清洗技术制备的AlCrN涂层的CrN相的结晶度明显提高。与传统清洗技术相比,新型离子源清洗技术有利于涂层以平面方式生长,细化晶粒,涂层硬度从HV_(0.1)3200提高到HV_(0.1)3600。高能离子源轰击处理基材表面可提高膜基压应力,抑制裂纹扩展,膜基结合强度提高了10N。(2)通过改变基体负偏压、弧靶电流和离子源清洗激发电流制备的AlTiSiN涂层,物相未发生变化,均包括AlN相、TiN相、(Ti,Al,Si)N相和Si3N4相。弧靶电流对涂层的表面形貌影响较大,电流强度为160A时,涂层表面粗糙度为199.1nm,相较于电流强度90A时的表面粗糙度Sq增加了1倍。(3)利用离子源清洗工艺制备的AlTISiN涂层,摩擦系数均在0.2左右且具有良好的排屑能力,磨损中心区域无明显氧化磨损现象,磨痕边缘产生机械混合层。(4)高速钢涂层刀具切削速度为110 m/min时,新型工艺制备的AlCr N涂层刀具的寿命较传统工艺的涂层刀具提高了约3倍。AlTiSiN涂层刀具的切削实验中,基体负偏压为40V时,涂层刀具的切削性能最差。靶材电流为90A时,涂层刀具的切削寿命最佳,涂层刀具的主要失效形式为氧化磨损。
[Abstract]:In this paper , the structure and properties of AlTiSiN coatings were studied by means of X - ray diffraction , X - ray photoelectron spectroscopy , transmission electron microscope and scanning electron microscope . ( 4 ) When the cutting speed of the high - speed steel coating tool is 110 m / min , the life of the AlCr N coating tool prepared by the novel process is improved by about 3 times compared with that of the conventional process . In the cutting experiment of the AlTiSiN coating cutter , the cutting performance of the coating cutter is the worst . When the target material current is 90A , the cutting life of the coating cutter is optimal , and the main failure form of the coating tool is oxidation wear .
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG174.4;TG115.6

【参考文献】

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本文编号：2023716