U71Mn钢轨铣削用PVD-TiAlN涂层刀片失效分析

• 作者: 王丽君 王梦超 陈辉
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: TiAlN涂层 U71Mn 涂层刀片 失效分析 磨损机制 失效机理
• 年，卷（期）: 2020,（3）
• 所属期刊栏目: 表面质量控制及检测
• 页码范围: 300-308
• 页数: 9页
• 分类号: TG174.4|TH117.7
• 字数: 3845字
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2020.03.038

摘要

目的 分析研究PVD-TiAlN涂层刀片铣削钢轨(U71Mn)后的失效行为,确定涂层刀片铣削U71Mn的磨损机制及失效机理,为进一步改进铣削U71Mn用涂层刀片的使用性能提供指导.方法 采用多弧离子镀技术在硬质合金基体刀片上制备了厚度约2.13μm的TiAlN涂层,通过扫描电子显微镜、能谱仪、金相检测仪等仪器,检测了刀片基体和涂层的显微组织和金相结构.采用立式铣床对U71Mn进行铣削,通过扫描电子显微镜观察失效刀片前刀面、刃口和后刀面的微观形貌,结合能谱仪微区成分分析,确定涂层刀片的磨损机制和失效机理.结果 通过金相检测仪和扫描电子显微镜检测,YG10细晶粒硬质合金基体无明显组织缺陷.采用多弧离子镀制备的涂层膜基结合力等级为HF1,具有较好的膜基结合强度.失效刀片的刃口处存在贯穿前刀面、刃口和后刀面的裂纹,并且刃口区域的裂纹内部有被加工材料的填充物.后刀面裂纹尖端有涂层的微崩裂,前刀面的磨损带边界较后刀面磨损带边界平齐.刃口附近的涂层表面上出现了相互交联的裂纹.失效刃口多出现锯齿形缺口,缺口内部有大量的碎屑填充物,缺口对应的后刀面处分布着深浅不同的沟槽.磨损的刃口上粘接有大量的被加工材料.结论 刀片的磨损机制有磨粒磨损、粘接磨损和氧化磨损.另外,刃口的崩裂在刀片失效过程中也扮演着重要角色,崩裂的缺口会为硬质颗粒提供存储空间,从而加剧磨料磨损,在多种磨损机制共同作用下,刀片刃口最终被磨耗而失效.可通过提高基体的强韧性、合理的刃口设计、改善涂层的韧性和结合力、提高涂层的抗氧化性等方面,提高涂层刀片铣削U71Mn的性能.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	陈辉		179	1208	16.0	26.0
2	王梦超		2	0	0.0	0.0
3	王丽君		2	0	0.0	0.0