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TiAlN涂层在硬度、耐磨性、耐高温氧化性及与基体之间结合力等方面比TiN涂层表现出比较优异的性能,在切削刀具和耐磨零部件等领域有广泛应用。本论文在通过对硬质合金上沉积TiAlN涂层进行往复滑动摩擦学特性系统研究的基础上,探讨用其替代切削试验评价涂层的可能性,对企业快速、有效、经济的开发新涂层及相关产品有重要意义。 本文在不同介质(干态、乳化液、冷却油)和试验参数(法向载荷和位移幅值)条件下,对离子镀TiAlN涂层及其硬质合金基体进行了往复滑动摩擦磨损试验;并在不同进给量和不同转速的条件下,用TiAlN涂层硬质合金铣刀对35CrMoSiV合金钢进行了切削试验。采用光学显微镜(OM)、表面轮廓仪、激光共焦扫描显微镜(LCSM)、扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDX)等分析手段对磨痕进行了微观分析,获得的主要结果包括: 1.TiAlN涂层及其硬质合金基体摩擦系数演变过程呈现5个阶段的特征;涂层在跑合阶段摩擦系数较低,且持续时间较长,摩擦系数达到峰值明显推后;涂层的摩擦系数随法向载荷的增大而减小,但受位移幅值的影响不明显。 2.TiAlN涂层及其硬质合金基体的磨痕深度随法向载荷和位移幅值增加而增加;TiAlN涂层往复滑动磨损的失效机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层磨损的共同作用。 3.TiAlN涂层明显提高了硬质合金铣刀的切削性能,避免了磨损初期阶段的崩刃和降低了后刀面的磨损,并显著提高了被加工工件的表面质量;在铣削35CrMoSiV钢时,涂层失效是粘着磨损、剥层和氧化磨损机制共同作用的结果;在涂层铣刀的正常工作区内,提高铣削的转速和进给量,有利于减轻粘着,提高加工效率和被加工工件表面质量。 4.在乳化液和冷却油的润滑条件下,TiAlN涂层的摩擦学性能得到显著改善,其中冷却油的效果最明显;在切削油介质中,涂层铣刀后刀面磨损降低,切削性能也明显得到改善。 综上所述,切削试验所获得的试验结果与实验室往复滑动试验有很好的一致性,表明利用往复滑动磨损试验可以定性地进行刀具涂层对硬钢的切削性能表征。