面向铸铁发动机切削的AlCrTiSiN涂层的制备及性能研究
发布时间：2021-01-02 00:54
本文针对汽车发动机壳体用灰铸铁的切削加工,设计优化刀具涂层。采用多弧离子镀技术,在硬质合金试样片、硬质合金铣刀以及钻头表面沉积制备了不同硅含量过渡层结构（记为G1、G2、G3）和不同厚度（记为T1、T2、T3）的AlCrTiSi N纳米复合涂层。采用X射线衍射仪、扫描电镜及能谱仪、划痕仪、摩擦磨损仪等实验方法,对不同过渡层结构和厚度Al CrTiSi N复合涂层结构、形貌、应力、结合强度、硬度和摩擦磨损性能的影响进行了详细的研究,同时研究了涂层的铣削和钻削性能,并对其切削机理进行了详细探讨。得出以下结论:（1）不同过渡层结构和厚度的Al CrTiSiN涂层中Cr、Al主要以（Cr,Al）N固溶体存在;Ti和Si主要以TiN相和非晶态Si3N4相存在。（2）不同过渡层结构AlCrTiSiN涂层中,过渡最缓和的G3涂层结合性能和抗磨损性能较好;G3涂层残余压应力最低,为-3.8 GPa。（3）不同厚度AlCrTiSiN涂层中,厚度较薄的T1（2.2μm）和T2（3.6μm）涂层的结合性能较好,压痕周围无裂纹和剥落产生;涂层的残余应力随着厚度的增加...
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多弧离子镀仪器Fig.2-1Arcionplatinginstrument
面向铸铁发动机切削的 AlCrTiSiN 涂层的制备及性能研究AlTiSi 靶弧流为 60 A。沉积中 Si 含量的 AlCrCrTiSiN 涂层时，AlTiSi 靶弧流为 80A。沉积高 Si 含量的 AlCrCrTiSiN 涂层时，AlTiSi 靶弧流为 100 A。图 2-2(a)对应工艺 G1(Gradient 1)，其高 Si 层的沉积时间为 60 min。图 2-2(b)对应工艺 G2(Gradient2)，其中 Si 层、高 Si 层的沉积时间分别为 40 min、20 min。图 2-2(c)对应工艺G3(Gradient 3)，其低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 20 min。
图 2-2 不同梯度过渡层涂层设计示意图:(a) G1; (b) G2; (c) G3Fig. 2-2 Schematic diagram of composite coating with different transition layer structures(a) G1; (b) G2; (c) G3(2) 不同涂层厚度的 AlCrTiSiN 涂层工艺图 2-3 所示为三组不同厚度的涂层结构。图 2-3(a)对应工艺 T1(Thickness 1)，AlCrN 层的沉积时间为 80 min。低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 13min。图 2-3(b)对应工艺 T2(Thickness 2)，AlCrN 层的沉积时间为 120 min，低 Si层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 20 min。图 2-3(c)对应工艺 T3(Thickness 3)，AlCrN 层的沉积时间为 160 min，低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 27min。
【参考文献】：
期刊论文
[1]HT250铣削加工实验研究及切削参数优化——以发动机缸体精加工为例[J]. 王玉龙,李珊,李申振,路文龙,陈强. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[2]不同走刀方式高速铣球墨铸铁的刀具磨损研究[J]. 吴世雄,莫宁含,马伟,张国洋. 机械设计与制造. 2016(05)
[3]3102柴油机气缸盖设计[J]. 王永飞,姚龙水. 汽车零部件. 2014(03)
[4]涂层硬质合金刀具切削超高强度钢35CrMnSi磨损机理研究[J]. 焦黎,李亭,王西彬,秦利,陈建军. 北京理工大学学报. 2013(01)
[5]AlCrN涂层的残余热应力分析[J]. 郑伟,赵军,李安海,崔海冰. 硬质合金. 2012(02)
[6]正交试验在PCBN刀具铣削HT200的应用[J]. 徐媛媛,徐彬,吴耀明. 装备制造技术. 2011(12)
[7]多弧离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应用[J]. 邱联昌,李金中,王浩胜,唐智华. 中国钨业. 2011(05)
[8]涂层硬质合金刀具铣削粉末冶金镍基高温合金时的失效机理[J]. 乔阳,艾兴,赵军,刘战强. 北京工业大学学报. 2011(01)
[9]硬质合金刀具YT15切削铸铁MT-4的磨损研究[J]. 宋宗义,赵恒. 工具技术. 2009(06)
[10]汽车铸造技术的现状与发展趋势[J]. 梁盛文. 汽车工艺与材料. 2007(05)
硕士论文
[1]针对发动机缸体的高速铣削有限元仿真与稳定性分析[D]. 邹连龙.大连理工大学 2013
[2]汽车发动机缸体加工变形分析与精度控制研究[D]. 雷锋杰.上海交通大学 2012
本文编号：2952325
【文章来源】：安徽工业大学安徽省
【文章页数】：53 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
多弧离子镀仪器Fig.2-1Arcionplatinginstrument
面向铸铁发动机切削的 AlCrTiSiN 涂层的制备及性能研究AlTiSi 靶弧流为 60 A。沉积中 Si 含量的 AlCrCrTiSiN 涂层时，AlTiSi 靶弧流为 80A。沉积高 Si 含量的 AlCrCrTiSiN 涂层时，AlTiSi 靶弧流为 100 A。图 2-2(a)对应工艺 G1(Gradient 1)，其高 Si 层的沉积时间为 60 min。图 2-2(b)对应工艺 G2(Gradient2)，其中 Si 层、高 Si 层的沉积时间分别为 40 min、20 min。图 2-2(c)对应工艺G3(Gradient 3)，其低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 20 min。
图 2-2 不同梯度过渡层涂层设计示意图:(a) G1; (b) G2; (c) G3Fig. 2-2 Schematic diagram of composite coating with different transition layer structures(a) G1; (b) G2; (c) G3(2) 不同涂层厚度的 AlCrTiSiN 涂层工艺图 2-3 所示为三组不同厚度的涂层结构。图 2-3(a)对应工艺 T1(Thickness 1)，AlCrN 层的沉积时间为 80 min。低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 13min。图 2-3(b)对应工艺 T2(Thickness 2)，AlCrN 层的沉积时间为 120 min，低 Si层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 20 min。图 2-3(c)对应工艺 T3(Thickness 3)，AlCrN 层的沉积时间为 160 min，低 Si 层、中 Si 层、高 Si 层的沉积时间均为 27min。
【参考文献】：
期刊论文
[1]HT250铣削加工实验研究及切削参数优化——以发动机缸体精加工为例[J]. 王玉龙,李珊,李申振,路文龙,陈强. 昆明理工大学学报(自然科学版). 2016(05)
[2]不同走刀方式高速铣球墨铸铁的刀具磨损研究[J]. 吴世雄,莫宁含,马伟,张国洋. 机械设计与制造. 2016(05)
[3]3102柴油机气缸盖设计[J]. 王永飞,姚龙水. 汽车零部件. 2014(03)
[4]涂层硬质合金刀具切削超高强度钢35CrMnSi磨损机理研究[J]. 焦黎,李亭,王西彬,秦利,陈建军. 北京理工大学学报. 2013(01)
[5]AlCrN涂层的残余热应力分析[J]. 郑伟,赵军,李安海,崔海冰. 硬质合金. 2012(02)
[6]正交试验在PCBN刀具铣削HT200的应用[J]. 徐媛媛,徐彬,吴耀明. 装备制造技术. 2011(12)
[7]多弧离子镀技术及其在切削刀具涂层中的应用[J]. 邱联昌,李金中,王浩胜,唐智华. 中国钨业. 2011(05)
[8]涂层硬质合金刀具铣削粉末冶金镍基高温合金时的失效机理[J]. 乔阳,艾兴,赵军,刘战强. 北京工业大学学报. 2011(01)
[9]硬质合金刀具YT15切削铸铁MT-4的磨损研究[J]. 宋宗义,赵恒. 工具技术. 2009(06)
[10]汽车铸造技术的现状与发展趋势[J]. 梁盛文. 汽车工艺与材料. 2007(05)
硕士论文
[1]针对发动机缸体的高速铣削有限元仿真与稳定性分析[D]. 邹连龙.大连理工大学 2013
[2]汽车发动机缸体加工变形分析与精度控制研究[D]. 雷锋杰.上海交通大学 2012
本文编号：2952325
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