超细钴基系列硬质合金涂层性能研究

发布时间：2017-08-25 04:19

  本文关键词：超细钴基系列硬质合金涂层性能研究

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【摘要】：超细WC-Co硬质合金具有高硬度、高韧性以及耐腐蚀性等特征,被广泛应用于机械加工中。现代机械加工对硬质合金具刀性能有更高的要求(高切削速度、高进给速度、可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性等性能),硬质合金通过涂层的方法,可以使硬质合金在原有的良好综合力学性能条件下,进一步提高其硬度、韧性和高温抗氧化性能,以适应现在难加工的材料的高效加工环境。本文采用高能球磨法制备YG8、YG6硬质合金基体,通过物理气相沉积和化学气相沉积的方法分别制备Ti Al N硬质合金刀具涂层和Ti CN-Al2O3-Ti N硬质合金刀具多层复合涂层,利用X射线衍射仪、扫描电镜、自动划痕仪和显微硬度计对涂层进行结构分析和性能检测。实验结果表明,YG系列硬质合金中随着Co含量的增加,合金的硬度降低但是抗弯强度增加。随着Al含量的增加,Ti Al N涂层中Ti N含量逐渐减低,并且涂层中主要存在纤锌矿六方结构的Ti3Al N相,沿(200)晶面择优取向,涂层表面的显微硬度有一定程度的增加。用Ti Al N涂层硬质合金刀具车削0Cr18Ni9不锈钢,在线速度240m/min进给量0.06mm-rev切深0.1mm的条件下Ti Al N涂层的切削性能为最好。Ti Al N涂层车刀具磨损形态主要表现为微崩刃和涂层剥落等现象。制备的Ti CN-Al2O3-Ti N多层复合涂层由三层组成,依次为最内层的Ti CN,次外层的Al2O3以及最外层的Ti N,制的Al2O3涂层主要为?-Al2O3晶型,?-Al2O3晶型有利于细化晶粒。多层复合涂层剥落的形式不仅涂层和基体间会出现分离,涂层和涂层间也会出现分离,Al2O3涂层会降低涂层与基体之间的结合强度。用Ti CN-Al2O3-Ti N多层复合涂层硬质合金刀具铣削0Cr18Ni9不锈钢,基体为WC-8Co-8(W,Ti,Ta)C涂层硬质合金铣刀具切削性能最好,磨损形态主要为机械磨损及氧化磨损等,整体脆性较大。
【关键词】：超细硬质合金 物理气相沉积 化学气相沉积 切削性能
【学位授予单位】：西华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG174.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 绪论9-22
• 1.1 切削刀具的研究进展9-10
• 1.2 硬质合金刀具涂层材料10-13
• 1.2.1 单层硬质合金刀具涂层材料10-12
• 1.2.2 多层硬质合金刀具涂层材料12-13
• 1.3 硬质合金刀具涂层的制备方法13-16
• 1.3.1 化学气相沉积13-14
• 1.3.2 物理气相沉积14
• 1.3.3 真空蒸发镀14-15
• 1.3.4 溅射镀膜15
• 1.3.5 离子镀15
• 1.3.6 热喷涂技术15
• 1.3.7 等离子体技术15-16
• 1.4 刀具切削加工16-21
• 1.4.1 常用的切削技术16-17
• 1.4.2 刀具破损形态17-18
• 1.4.3 刀具磨损机理18-19
• 1.4.4 不锈钢切削特点及影响因素19-20
• 1.4.5 常用刀具的选择20-21
• 1.5 课题来源与论文研究目的的意义及主要内容21-22
• 1.5.1 课题来源21
• 1.5.2 研究目的和意义21
• 1.5.3 研究内容21-22
• 2 实验方案及技术路线22-27
• 2.1 实验原材料及主要仪器22-23
• 2.2 硬质合金试样的制备23
• 2.3 硬质合金刀具涂层制备23-24
• 2.3.1 硬质合金PVD刀具涂层制备23
• 2.3.2 硬质合金CVD刀具涂层制备23-24
• 2.4 实验检测方法24-26
• 2.4.1 显微硬度分析24
• 2.4.2 扫描电子显微镜和能谱分析24-25
• 2.4.3 XRD物相分析25
• 2.4.4 涂层结合力测定25-26
• 2.5 研究技术路线26-27
• 3 超细硬质合金的制备及性能27-30
• 3.1 YG8和YG6超细硬质合金的制备27
• 3.2 超细硬质合金的性能与特性27-28
• 3.3 超细硬质合金的组织结构特征28-29
• 3.4 本章小结29-30
• 4 超细硬质合金TiAlN涂层刀具性能分析及切削试验研究30-42
• 4.1 超细硬质合金TiAlN涂层刀具性能分析30-34
• 4.1.1 涂层XRD分析30-32
• 4.1.2 涂层表面形貌分析32-33
• 4.1.3 涂层断口分析33-34
• 4.1.4 涂层显微硬度分析34
• 4.2 涂层切削实验研究34-41
• 4.2.1 切削实验方案34-35
• 4.2.2 切削实验结果分析35-36
• 4.2.3 刀具磨损形态及机理分析36-41
• 4.3 本章小结41-42
• 5 超细硬质合金CVD涂层刀具性能分析及切削试验研究42-53
• 5.1 超细硬质合金CVD涂层刀具性能分析42-48
• 5.1.1 涂层形貌及XRD衍射分析42-44
• 5.1.2 涂层断口分析及断口能谱分析44-46
• 5.1.3 涂层硬度及结合力分析46-48
• 5.2 涂层切削实验研究48-52
• 5.2.1 切削实验方案48-49
• 5.2.2 切削实验结果分析49
• 5.2.3 刀具磨损形态及机理分析49-52
• 5.3 本章小结52-53
• 6 全文结论53-54
• 参考文献54-57
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果57-58
• 致谢58-59

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本文编号：735013