(TiAlZr) N涂层高速钢刀具沉积工艺及切削性能研究
基于(TiAlZr)N硬质复合膜实验室研究的相关数据,通过对其进一步的研究得出在高速钢上沉积的最佳工艺.然后利用最佳工艺制备(TiAlZr)N涂层高速钢刀具,并进行实际的切削试验,以期确定(TiAlZr)N涂层刀具的性能优势.本试验运用多弧离子镀技术,应用了两种靶材分别是TiAl合金靶和纯Zr靶,选用的基片材料为W2Mo9Cr4VCo8(美国牌号:M42)和W6Mo5Cr4V(美国牌号M2)高速钢白钢刀片.通过改变沉积偏压以及两个靶的电流,制备出一系列(TiAlZr)N复合膜层.对所有涂层基片进行性能检测,得到涂层硬度、膜/基结合力、抗热震、耐磨性等综合性能最好的涂层基片,并确定相应的最优沉积工艺参数.运用所获得的该优化沉积工艺参数在M42钻头、M2铣刀上沉积(TiAlZr)N膜层.镀膜刀具分别采用直径为8mm的M42高速钢钻头和直径为10mm的M2端面铣刀.将制备出的涂层刀具与未镀膜的刀具在普通45#钢(硬度:30HRC)和特殊热处理45#钢(硬度:40HRC)上分别进行实际的切削性能对比,主要观察涂层刀具对加工表面质量的提高、对比未镀膜刀具寿命的提高和刀具镀膜后提高刀具加工范围的效果.试验研究表明,制备的(TiAlZr)N硬质复合膜为B1-NaCl型的面心立方结构,膜层均为梯度成分硬质膜,膜层显微硬度能达到3800-4000HV,膜/基附着力能超过170N.以优化的沉积工艺制备的M42、M2(TiAlZr)N涂层钻头和涂层铣刀的切削加工性能比未镀膜刀具有显著提高.其中M42(TiAlZr)N涂层钻头的性能优于M2(TiAlZr)N涂层铣刀.该两型镀膜刀具的切削寿命相较于原始光刀最高提高3倍以上.试验研究表明,高速钢刀具镀膜后不仅能提高刀具的使用寿命,同时还能扩大刀具的可加工范围.
- 作者：
- 郎清凯
- 学位授予单位：
- 沈阳大学
- 专业名称：
- 材料科学与工程
- 授予学位：
- 硕士
- 学位年度：
- 2016年
- 导师姓名：
- 张钧
- 中图分类号：
- TG174.4；TG71
- 关键词：
- 复合硬质膜；多弧离子镀；膜/基结合力；显微硬度；切削性能
- composite hard film； multi arc ion plating； film/substrate adhesion； microhardness； cutting performance