深冷处理对TiAlN涂层硬质合金刀具微观组织和切削性能的影响
发布时间：2021-01-06 01:57
到具技术的进步对切削加工的发展至关重要。为了获得更高的刀具寿命,刀具涂层技术在工业生产中逐渐受到重视。TiAlN涂层由于其表面硬度较高、耐磨性和耐热性较好而在难加工材料的切削加工中得到了广泛的应用,能够显著提高刀具寿命。然而TiAlN涂层刀具在切削难加工材料时受到的切削力较大,刀具磨损迅速,为保证刀具寿命需对其进行进一步强化处理。深冷处理能够通过改变刀具材料的微观组织从而改善其力学性能,近年来被逐渐应用于刀具强化后处理工艺。目前,对TiAlN涂层硬质合金刀具深冷处理强化机制的研究尚不深入、全面,深冷处理对TiAlN涂层刀具硬度及涂层-基体结合强度等力学性能的影响规律仍存在争议,也没有给出TiAlN涂层刀具最优深冷处理工艺。为解决上述问题,本文以PVD TiAlN涂层硬质合金刀具深冷处理工艺为研究对象进行实验,通过显微观测、物相分析、力学性能测试等方法对深冷处理前后TiAlN涂层硬质合金刀具微观组织演化机理和力学性能变化规律进行研究,揭示微观组织、力学性能与深冷处理工艺参数之间的映射关系。通过对深冷处理前后的TiAlN涂层刀具进行车削刀具寿命实验,评估深冷处理工艺对TiAlN涂层刀具的强...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２深冷处理前后硬质合金微观组织［２９］??
第丨章绪论??而Ｊｉａｎｇ等［４２］的研究表明深冷处理后基体与涂层之间的交联单元数量增多，??从而使涂层具有优异的抗划伤性和良好的附着力。Ｃｈｅｔａｎ等ＰＩ采用划痕实验研??究了深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层刀具涂层与基体结合强度的影响，划痕形貌如图１－３??所示。??■一ｉａｉａ??（ａ）刀具划痕?（ｂ）恒定载荷下深冷刀具划痕（ｃ）恒定载荷下未深冷刀具划痕??（ｄ）线性载荷下深冷刀具划痕（ｅ）线性载荷下未深冷刀具划痕??图１－３涂层刀具的划痕形貌［３２１??在恒定载荷５０Ｎ下深冷处理的刀具涂层未被划破，未深冷处理的刀具涂层??发生局部剥落；在线性加载载荷（１０？１５０Ｎ）下未深冷处理的刀具涂层被压头穿??透并大量剥落，露出刀具基体，而深冷处理的涂层刀具涂层被划破，只有少量基??体暴露，抗划伤性更强。Ｌｉ等Ｗ对深冷处理前后Ｔｉ（Ｎ，Ｃ）－Ａｌ２〇３涂层刀具的划痕??形貌进行分析亦发现深冷处理工艺能够提高涂层－基体结合强度。??１．４．３深冷处理对涂层硬质合金刀具切削性能的影响??相比涂层刀具的微观组织和力学性能，涂层刀具的切削性能更能直接反映深??冷处理的强化效果。??深冷处理能够显著提升刀具寿命已得到广泛验证［４３＿４６］。ＳｒｅｅｒａｍａＲｅｄｄｙ等［４７］??在－１７６°Ｃ下对ＣＶＤ涂层硬质合金刀具深冷处理２４ｈ后，对Ｃ－４５钢进行高速切??肖ＩＪ。与未深冷处理的刀具相比深冷处理刀具的热导率和硬度得到提升，从而有效??的减少了后刀面磨损量，使刀具寿命得到提高。Ｇｉｌｌ等［４８］使用深冷处理过的硬质??７??
第２章深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层硬质合金刀具微观组织的影响??第２章深冷处理对涂层刀具硬质合金基体微观组织的影响??深冷处理过程中刀具材料的微观组织和物相在极低的温度下发生改变，影响??刀具材料硬度、切削性能及刀具寿命。不同的深冷工艺参数对刀具微观组织的影??响不同，因此，通过刀具微观组织随深冷处理工艺参数变化规律的研究，揭示刀??具微观组织与刀具寿命的映射关系，可控制深冷工艺参数的选择，提高刀具寿命。??首先，描述实验设计及所用深冷处理设备；然后，选择多种深冷处理工艺参??数为实验变量，对ＴｉＡＩＮ涂层刀具作进行深冷处理实验；最后，通过显微观测和??物相分析等实验方法研究深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层硬质合金刀具微观组织的影响??规律。??２．１深冷处理实验设计??２．１．１深冷处理设备??实验采用的深冷设备为深圳市德捷力金属科技有限公司生产的ＳＬＸ－４３３Ｈ??深冷回火一体炉，主要由箱体、控制面板、液氮罐组成（如图２－１所示）。??關??图２－１深冷处理设备结构??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深冷处理对涂层硬质合金刀具耐磨性的影响[J]. 尹福兰,丁国富,杨大治,刘亚萍. 金属热处理. 2018(09)
[2]纳米压痕法测试微纳米涂层的力学性能[J]. 莫明珍,曹标,李俊杰. 理化检验(物理分册). 2018(07)
[3]TiAlN涂层刀具高速铣削GH4169刀具磨损形貌及机理分析[J]. 李锋,刘维伟,余斌高,史凯宁,李文科. 航空精密制造技术. 2016(01)
[4]Influence of Deep Cryogenic Treatment on Microstructures and Mechanical Properties of an Ultrafine-Grained WC-12Co Cemented Carbide[J]. Hejia Zhang,Liqing Chen,Jing Sun,Wenguang Wang,Quanzhao Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[5]硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响[J]. 金狂浩,陈康华,祝昌军,王云志,刘敏,王社权. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(04)
[6]AlCrN涂层硬质合金切削高温合金耐用度对比实验[J]. 王新永,庞思勤. 北京理工大学学报. 2012(05)
[7]深冷处理对WC-Co硬质合金组织和性能的影响[J]. 陈振华,姜勇,樊恋,张忠健,徐涛,彭文. 材料热处理学报. 2011(07)
[8]纳米压痕硬度计测方法的研究进展[J]. 周亮,姚英学. 计测技术. 2006(06)
[9]先进刀具设计技术:刀具结构、刀具材料与涂层技术[J]. 刘战强. 航空制造技术. 2006(07)
[10]Matlab图形图像处理在农机材料定量金相分析中的应用[J]. 衣雪梅,郭康权. 农机化研究. 2006(05)
本文编号：2959702
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：66 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２深冷处理前后硬质合金微观组织［２９］??
第丨章绪论??而Ｊｉａｎｇ等［４２］的研究表明深冷处理后基体与涂层之间的交联单元数量增多，??从而使涂层具有优异的抗划伤性和良好的附着力。Ｃｈｅｔａｎ等ＰＩ采用划痕实验研??究了深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层刀具涂层与基体结合强度的影响，划痕形貌如图１－３??所示。??■一ｉａｉａ??（ａ）刀具划痕?（ｂ）恒定载荷下深冷刀具划痕（ｃ）恒定载荷下未深冷刀具划痕??（ｄ）线性载荷下深冷刀具划痕（ｅ）线性载荷下未深冷刀具划痕??图１－３涂层刀具的划痕形貌［３２１??在恒定载荷５０Ｎ下深冷处理的刀具涂层未被划破，未深冷处理的刀具涂层??发生局部剥落；在线性加载载荷（１０？１５０Ｎ）下未深冷处理的刀具涂层被压头穿??透并大量剥落，露出刀具基体，而深冷处理的涂层刀具涂层被划破，只有少量基??体暴露，抗划伤性更强。Ｌｉ等Ｗ对深冷处理前后Ｔｉ（Ｎ，Ｃ）－Ａｌ２〇３涂层刀具的划痕??形貌进行分析亦发现深冷处理工艺能够提高涂层－基体结合强度。??１．４．３深冷处理对涂层硬质合金刀具切削性能的影响??相比涂层刀具的微观组织和力学性能，涂层刀具的切削性能更能直接反映深??冷处理的强化效果。??深冷处理能够显著提升刀具寿命已得到广泛验证［４３＿４６］。ＳｒｅｅｒａｍａＲｅｄｄｙ等［４７］??在－１７６°Ｃ下对ＣＶＤ涂层硬质合金刀具深冷处理２４ｈ后，对Ｃ－４５钢进行高速切??肖ＩＪ。与未深冷处理的刀具相比深冷处理刀具的热导率和硬度得到提升，从而有效??的减少了后刀面磨损量，使刀具寿命得到提高。Ｇｉｌｌ等［４８］使用深冷处理过的硬质??７??
第２章深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层硬质合金刀具微观组织的影响??第２章深冷处理对涂层刀具硬质合金基体微观组织的影响??深冷处理过程中刀具材料的微观组织和物相在极低的温度下发生改变，影响??刀具材料硬度、切削性能及刀具寿命。不同的深冷工艺参数对刀具微观组织的影??响不同，因此，通过刀具微观组织随深冷处理工艺参数变化规律的研究，揭示刀??具微观组织与刀具寿命的映射关系，可控制深冷工艺参数的选择，提高刀具寿命。??首先，描述实验设计及所用深冷处理设备；然后，选择多种深冷处理工艺参??数为实验变量，对ＴｉＡＩＮ涂层刀具作进行深冷处理实验；最后，通过显微观测和??物相分析等实验方法研究深冷处理对ＴｉＡＩＮ涂层硬质合金刀具微观组织的影响??规律。??２．１深冷处理实验设计??２．１．１深冷处理设备??实验采用的深冷设备为深圳市德捷力金属科技有限公司生产的ＳＬＸ－４３３Ｈ??深冷回火一体炉，主要由箱体、控制面板、液氮罐组成（如图２－１所示）。??關??图２－１深冷处理设备结构??１１??
【参考文献】：
期刊论文
[1]深冷处理对涂层硬质合金刀具耐磨性的影响[J]. 尹福兰,丁国富,杨大治,刘亚萍. 金属热处理. 2018(09)
[2]纳米压痕法测试微纳米涂层的力学性能[J]. 莫明珍,曹标,李俊杰. 理化检验(物理分册). 2018(07)
[3]TiAlN涂层刀具高速铣削GH4169刀具磨损形貌及机理分析[J]. 李锋,刘维伟,余斌高,史凯宁,李文科. 航空精密制造技术. 2016(01)
[4]Influence of Deep Cryogenic Treatment on Microstructures and Mechanical Properties of an Ultrafine-Grained WC-12Co Cemented Carbide[J]. Hejia Zhang,Liqing Chen,Jing Sun,Wenguang Wang,Quanzhao Wang. Acta Metallurgica Sinica（English Letters）. 2014(05)
[5]硬质合金基体对涂层刀具高速切削镍基高温合金切削性能的影响[J]. 金狂浩,陈康华,祝昌军,王云志,刘敏,王社权. 粉末冶金材料科学与工程. 2012(04)
[6]AlCrN涂层硬质合金切削高温合金耐用度对比实验[J]. 王新永,庞思勤. 北京理工大学学报. 2012(05)
[7]深冷处理对WC-Co硬质合金组织和性能的影响[J]. 陈振华,姜勇,樊恋,张忠健,徐涛,彭文. 材料热处理学报. 2011(07)
[8]纳米压痕硬度计测方法的研究进展[J]. 周亮,姚英学. 计测技术. 2006(06)
[9]先进刀具设计技术:刀具结构、刀具材料与涂层技术[J]. 刘战强. 航空制造技术. 2006(07)
[10]Matlab图形图像处理在农机材料定量金相分析中的应用[J]. 衣雪梅,郭康权. 农机化研究. 2006(05)
本文编号：2959702
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