陶瓷涂層刀具的涂層-基體界面特性及干切削性能研究.pdf

1、本研究以商品化的四種陶瓷涂層刀具為切入點(diǎn)，針對(duì)不同基體與涂層的特點(diǎn)，探討陶瓷涂層刀具涂層/基體界面特性及干切削性能研究。研究了四種陶瓷涂層刀具涂層的物相組成，研究發(fā)現(xiàn)各物質(zhì)之間沒(méi)有發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，具有良好的化學(xué)相容性。GC6190刀具的結(jié)構(gòu)致密性比CS7050刀具好；A66N刀具的結(jié)構(gòu)致密性比KY4400刀具好。研究了四種陶瓷涂層刀具的界面結(jié)合強(qiáng)度，GC6190、CS7050刀具界面結(jié)合強(qiáng)度為29N、38N，CS7050刀具的界面結(jié)合強(qiáng)度

2、要高于GC6190刀具；A66N、KY4400刀具的界面結(jié)合強(qiáng)度為41N、43N， KY4400刀具的界面結(jié)合強(qiáng)度要高于 A66N。研究了四種陶瓷涂層刀具的劃痕形貌，通過(guò)劃痕形貌可以看出CS7050刀具相比GC6190刀具在劃痕過(guò)程中涂層剝落現(xiàn)象較輕，KY4400刀具相比A66N刀具的劃痕形貌較輕。研究了四種刀具元素?cái)U(kuò)散行為，經(jīng)分析表明，CS7050刀具相比GC6190刀具界面元素?cái)U(kuò)散效果明顯；KY4400刀具比 A66N刀具擴(kuò)散效果明

3、顯。研究了四種刀具的涂層硬度，GC6190、CS7050刀具的涂層硬度為23.7GPa、21.4GPa，GC6190刀具具有較高的涂層硬度；A66N與KY4400刀具的涂層硬度依次為30.5GPa、27.6GPa，A66N刀具具有較高的涂層硬度。開(kāi)展了四種陶瓷涂層刀具切削灰鑄鐵的試驗(yàn)，陶瓷涂層刀具 CS7050與GC6190切削試驗(yàn)對(duì)比研究發(fā)現(xiàn)，CS7050刀具較GC6190刀具切削性能較好，后刀面磨損程度低、已加工表面粗糙度低、前刀面

4、摩擦系數(shù)小、刀具切削溫度滴、刀具切削力低。GC6190刀具的磨損形式是前刀面的月牙洼磨損、切削刃處的微崩刃，后刀面的粘結(jié)磨損、切削刃處的崩刃以及涂層的剝落和擴(kuò)散磨損；CS7050刀具的磨損形式主要表現(xiàn)為前刀面的月牙洼磨損、切削刃處的微崩刃，后刀面的粘結(jié)磨損以及涂層的擴(kuò)散磨損。陶瓷涂層刀具KY4400與A66N前者刀具的切削性能優(yōu)于后者。KY4400刀具的磨損形式表現(xiàn)為前刀面的月牙洼磨損、切削刃處的微崩刃，后刀面的磨粒磨損以及涂層的剝落和

5、擴(kuò)散磨損。A66N刀具的磨損形式表現(xiàn)為前刀面切削刃處的崩刃、月牙洼磨損，后刀面切削刃處的崩刃和涂層的剝落、擴(kuò)散磨損，相比刀具后刀面的磨損情況，前刀面的磨損相對(duì)嚴(yán)重。利用AdvantEdge軟件對(duì)陶瓷涂層刀具的干切削過(guò)程實(shí)行了模擬。模擬了陶瓷涂層厚度、基體種類對(duì)干切削性能的影響。研究發(fā)現(xiàn)當(dāng)涂層厚度為2.0μm的時(shí)候，刀具切削時(shí)的切削溫度、切削力以及最大等效應(yīng)力最低；在涂層厚度同為0.5μm的時(shí)候，Al2O3/TiC基陶瓷涂層刀具的切削性能