电弧离子镀AlCrSi（O）N刀具涂层的制备及切削性能研究

发布时间：2021-07-30 01:33

　　随着各种高硬度高强度材料在航空航天、船舶制造等领域的需求不断增大,急待解决刀具寿命短,加工效率低的难题,涂层材料的合理选择是解决难题的有效方法。多元涂层刀具因具有硬度高、耐磨损和良好的高温稳定性受到广泛关注。为了更进一步提高刀具涂层的力学性能和抗氧化性能,研究的重点已集中到多元涂层体系,而多元涂层的工艺参数及多元氮化物涂层刀具和多元氮氧化物涂层刀具的切削性能与刀具磨损研究并不多见。本文采用电弧离子镀技术在不锈钢、单晶硅等基体上先通过改变直流基体偏压来制备一系列的AlCrSiN涂层,之后在Ar/N₂/O₂混合气氛中,通过改变O₂/（N₂+O₂）气体流量比来研制AlCrSiON涂层。利用扫描电镜SEM、XRD衍射仪、纳米压痕技术、销盘式摩擦试验机来研究两种涂层的微观结构、力学性能和摩擦磨损性能。使用马弗炉对O₂/（N₂+O₂）气体流量比为19.05%的AlCrSiON涂层进行正火处理,研究其高温热稳定性。依据上述实验... 

【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市

【文章页数】：71 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 引言
    1.2 刀具涂层的发展及现状
        1.2.1 常规涂层
        1.2.2 新型涂层
    1.3 刀具涂层的制备技术
        1.3.1 物理气相沉积技术
        1.3.2 化学气相沉积技术
        1.3.3 物理化学气相沉积技术
    1.4 电弧离子镀
    1.5 论文研究目的及内容
第2章 实验方法
    2.1 技术路线
    2.2 涂层制备
        2.2.1 基体材料
        2.2.2 靶材与气体
        2.2.3 电弧离子镀设备
        2.2.4 基体夹具及固定
        2.2.5 辉光、轰击清洗及制备Cr过渡层
    2.3 涂层的组织结构分析
        2.3.1 涂层厚度测试
        2.3.2 成分及结构分析
        2.3.3 显微形貌分析
    2.4 涂层性能测试
        2.4.1 涂层的硬度
        2.4.2 涂层的残余应力
        2.4.3 涂层的摩擦磨损性能
    2.5 涂层的热处理试验
    2.6 涂层刀具的切削试验
        2.6.1 实验条件
        2.6.2 实验方案
    2.7 本章小结
第3章 直流基体偏压对AlCrSiN涂层结构和力学性能的影响
    3.1 引言
    3.2 沉积工艺参数
    3.3 直流基体偏压对涂层成分与结构的影响
    3.4 直流基体偏压对涂层显微形貌的影响
        3.4.1 涂层表面形貌
        3.4.2 涂层的截面形貌
    3.5 直流基体偏压对涂层力学性能的影响
        3.5.1 涂层硬度与弹性模量
        3.5.2 涂层的残余应力
    3.6 直流基体偏压对涂层摩擦磨损性能的影响
        3.6.1 涂层的摩损率与磨痕形貌
        3.6.2 涂层的摩擦系数
    3.7 本章小结
第4章 反应沉积时氧气流量对AlCrSiON涂层的影响
    4.1 引言
    4.2 沉积工艺参数
    4.3 涂层的成分与物相
    4.4 涂层的微观组织
        4.4.1 涂层的表面形貌
        4.4.2 涂层的截面形貌
    4.5 涂层的力学性能
        4.5.1 涂层的硬度与弹性模量
    4.6 涂层的摩擦磨损性能
    4.7 涂层的热稳定性
        4.7.1 热处理后涂层的物相分析
        4.7.2 热处理后涂层的微观形貌
    4.8 本章小结
第5章 涂层刀具切削性能的对比研究
    5.1 引言
    5.2 沉积工艺参数
    5.3 刀具涂层厚度
    5.4 刀具的切削性能研究
        5.4.1 不同涂层刀具的切削力分析
        5.4.2 不同涂层刀具的磨损分析
    5.5 本章小结
第6章 总结与展望
参考文献
致谢
申请硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3310413