硬质合金刀具高能离子源增强多弧镀AlCrTiSiN梯度涂层制备及性能研究

• 作者: 张世宏 张林 王启民 蔡习军 蔡飞 高营
• 来源期刊: 机械工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 刀具涂层 切削 梯度结构 结合强度 磨损
• 年，卷（期）: 2019,（19）
• 所属期刊栏目: 制造工艺与装备
• 页码范围: 213-220
• 页数: 8页
• 分类号: TG156
• 字数: 5358字
• 语种: 中文
• DOI: 10.3901/JME.2019.19.213

摘要

采用离子源增强的多弧离子镀新技术,在硬质合金刀具表面制备了不同含Si层梯度结构的A1CrTiSiN梯度涂层,并对涂层组织结构、残余应力、结合强度、摩擦磨损以及铣削和钻削加工灰铸铁性能进行了详细的研究.结果 表明:不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN涂层主要由固溶的(Al,Cr)N、(Al,Ti)N相和非晶态Si3N4相组成.其中,含Si层梯度变化最缓和的G3(Gradient 3)涂层具有较高的结合强度,较低的残余压应力、摩擦因数和磨损率.铣削和钻削试验显示,涂层刀具的切削磨损机理主要表现为磨粒磨损和粘着磨损.G3涂层降低了磨粒磨损,其刀具的铣削和钻削寿命均最高,这主要得益于其含Si层的梯度设计、适当的压应力(-3.8 GPa)以及良好的膜基结合强度.研究结果表明,通过对含Si层进行梯度设计可显著提高涂层刀具的切削性能.