AlCrN/AITiSiN纳米多层刀具涂层的制备及其性能研究

发布时间：2024-04-09 01:07

　　现代制造业的快速发展对加工效率要求越来越高,难加工材料应用越来越广泛,对刀具性能提出挑战。涂层刀具结合了硬质涂层高耐磨性、优异抗氧化性以及基体强韧性等优点,提高了刀具的切削性能,改善了加工质量并降低了加工成本。AlCrN涂层具有优异的抗高温氧化性和较好的韧性,是切削刀具常用的涂层材料。然而,由于硬度较低且高温红硬性较差,无法满足加工高硬度难加工材料的需求。AlTiSiN涂层具有优异超硬特性和高温红硬性,但抗高温氧化性差不能满足加工难加工材料的需求。本论文结合AlCrN涂层优异高温氧化性和AlTiSiN涂层超硬特性,通过多层结构优化设计,制备兼具超硬特性和优异高温性能的刀具涂层。首先在沉积过程中优化基体偏压和氮气流量制备AlCrN和AlTiSiN涂层,然后利用基体旋转的方法制备AlCrN/AlTiSiN纳米多层涂层。系统研究了基体偏压、氮气流量、调制周期和调制比对多层涂层的组织结构、力学性能等的影响,并对比分析了 AlCrN、AlTiSiN、AlCrN/AlTiSiN涂层刀具的切削性能。获得的主要研究成果如下:(1)纳米多层涂层组织结构和性能受氮气流量、基体偏压和多层调制结构影响,通过多...

【文章页数】：171 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１化学沉积技术原理图??Ｆｉｇ．?１－１?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｃｈｅｍｉｃａｌ?ｖａｐｏｒ?ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ?ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ??

阴极电弧离子镀技术是把辉光放电、等离子体技术以及蒸发镀技术综合的涂层??制备技术。目前，阴极电弧离子镀技术早己被运用到切削工具、模具、汽车等领域。??图１－２为华升公司ＭＣ８００型号的电弧离子镀涂层设备，也是本论文制备涂层采用的??设备。??３??

图１－３阴极电弧离子镀原理示意图??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｒｃ?ｉｏｎ?ｐｌａｔｉｎｇ??

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图１－２华升公司ＭＣ?８００型真空镀膜设备??Ｆｉ．?１－２?Ｔｈｅ?ｖａｃｕｕｍ?ｃｏａｔｉｎｅｕｉｍｅｎｔＨｕａＳｈｅｎＭＣ?８００

图１－２华升公司ＭＣ?８００型真空镀膜设备??Ｆｉｇ．?１－２?Ｔｈｅ?ｖａｃｕｕｍ?ｃｏａｔｉｎｇ?ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ?（ＨｕａＳｈｅｎｇ?ＭＣ?８００）??图１－３是阴极电弧离子镀沉积技术原理。它利用弧光放电原理，在靶材表面产??生弧斑。同时，弧斑在强磁场的影响下快速在靶面旋....

图1-5磁控溅射沉积原理示意图

与阴极电弧法相比，磁控溅射法制备的涂层“大颗粒”小、内部缺陷少，表面??光滑。但磁控溅射离化率低，不易于提高生产效率。近年来，有不少方法提高离化??率。比如：高功率脉冲磁控溅射（ＨＩＰＰＭＳ），它通过提升靶功率密度峰值，提高了??等离子密度，增加了离化率。高功率脉冲磁控溅射能使溅....

本文编号：3949081