Ti-Si-C涂层刀具制备及其切削性能评价

发布时间：2017-10-08 04:19

  本文关键词：Ti-Si-C涂层刀具制备及其切削性能评价

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【摘要】：随着各种新型材料的不断涌现,对加工工具提出了越来越高的要求。涂层刀具作为新型的刀具材料,在切削难加工材料方面表现出诸多的优点,是现阶段刀具材料研究的重要方向。涂层具有高的硬度和耐磨性,摩擦系数较低,在涂层刀具方面的应用具有广阔的前景。本文采用磁控溅射法,对涂层刀具的制备工艺进行探索,并对涂层刀具的切削性能进行评价,论文的主要工作及成果如下:针对制备涂层所采用的靶材,对、、三种元素靶材的溅射过程进行了模拟计算。分析了不同轰击能量、不同入射方向的氩离子轰击靶材时,三个元素靶材的溅射率以及溅射粒子的能量分布情况,为深入理解溅射过程以及制备参数的选择提供依据。开展了磁控溅射法制备涂层的工艺探索研究,通过!,(、)9、显微硬度计、摩擦磨损试验机、洛氏硬度计对涂层的表面形貌、元素含量、硬度、摩擦系数以及膜基结合性能进行测试。研究了靶材溅射功率、基体温度、工作气压和氩气流量对涂层的影响。选取较优的工艺参数,制备了涂层刀具。开展了涂层刀具的切削性能研究,探讨了=和=两种刀片涂层与未涂层的切削性能。通过分析不同切削用量下,刀具切削淬火钢时的切削力、切削热、切屑形态以及刀具磨损的变化情况,得出涂层对=切削性能有较大提升,而对于=的作用较小。
【关键词】：Ti-Si-C 涂层刀具 磁控溅射 溅射率 切削实验
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG711
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-25
• 1.1 刀具材料概述12-13
• 1.2 涂层刀具研究现状13-18
• 1.2.1 涂层刀具的种类13-14
• 1.2.2 涂层刀具的制备方法14-16
• 1.2.3 涂层刀具的性能特点16-17
• 1.2.4 涂层刀具的发展及应用现状17-18
• 1.3 Ti-Si-C涂层18-24
• 1.3.1 Ti-Si-C体系18-22
• 1.3.2 Ti-Si-C涂层的制备方法22-24
• 1.4 本课题研究意义及内容24-25
• 第二章 Ti-Si-C涂层的溅射模拟25-38
• 2.1 引言25
• 2.2 射频磁控溅射原理25-27
• 2.2.1 辉光放电过程25-26
• 2.2.2 射频磁控溅射26-27
• 2.3 靶材溅射模拟27-36
• 2.3.1 溅射理论及模拟方法27-28
• 2.3.2 模拟软件28-31
• 2.3.3 模拟结果及分析31-36
• 2.4 本章小结36-38
• 第三章 Ti-Si-C涂层刀具制备工艺研究38-55
• 3.1 引言38
• 3.2 实验材料及设备38-39
• 3.2.1 基体试样38
• 3.2.2 溅射电源38
• 3.2.3 磁控溅射设备38-39
• 3.3 Ti-Si-C涂层制备流程及检测方法39-41
• 3.3.1 Ti-Si-C涂层的制备流程39-40
• 3.3.2 涂层检测评价方法40-41
• 3.4 工艺参数对Ti-Si-C涂层的影响41-52
• 3.4.1 靶材溅射功率对Ti-Si-C涂层的影响41-44
• 3.4.2 沉积温度对Ti-Si-C涂层的影响44-47
• 3.4.3 工作气压对Ti-Si-C涂层的影响47-50
• 3.4.4 氩气流量对Ti-Si-C涂层的影响50-52
• 3.5 Ti-Si-C涂层刀具的制备52-53
• 3.6 本章小结53-55
• 第四章 Ti-Si-C涂层刀具的切削实验研究55-66
• 4.1 引言55
• 4.2 切削实验条件及方法55-58
• 4.2.1 切削材料55
• 4.2.2 切削方式55-56
• 4.2.3 切削力与切削温度的测量56-57
• 4.2.4 机床及刀具57-58
• 4.2.5 切削用量选择58
• 4.3 实验结果与讨论58-64
• 4.3.1 切削力58-61
• 4.3.2 切削温度61-62
• 4.3.3 刀具磨损62-63
• 4.3.4 切屑形态63-64
• 4.4 本章小结64-66
• 第五章 总结与展望66-69
• 5.1 总结66-67
• 5.2 展望67-69
• 参考文献69-74
• 致谢74-75
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文75

【参考文献】

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本文编号：991940