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ZrN具有硬度高、熔点高、热稳定性好、优良的耐磨性等优点，本文研制开发出ZrN系列涂层硬质合金刀具，并对其力学性能、微观结构、受力分析和摩擦磨损机理进行了深入系统的研究。以YT15和YG6硬质合金为基体和Zr为过渡层，采用脉冲偏压辅助沉积电弧离子镀与离子轰击相结合工艺成功研制开发了ZrN系列涂层硬质合金刀具。结果表明：T5（ZrN／Zr）涂层刀具的综合机械性能最佳：硬度为27.78 GPa，涂层与基体的结合力为70.23 N，涂层厚度为5.23μm。建立了ZrN系列涂层硬质合金刀具与45#钢高速环一块摩擦磨损的有限元分析模型，并对摩擦过程进行了动态仿真，得出了ZrN系列涂层硬质合金刀具在摩擦过程中的应力分布规律。结果表明：未涂层硬质合金刀具的最大等效应力和剪应力明显高于涂层刀具；最大主应力位于摩擦副接触区中心区域，最大剪应力位于摩擦副接触区中心偏左区域，其大小随载荷的增大而增大，而转速对其影响较小。在室温干摩擦条件下对ZrN系列涂层硬质合金刀具进行了高速环一块摩擦磨损试验，得出了ZrN系列涂层硬质合金刀具的摩擦磨损特性。结果表明：（1）未涂层刀具的摩擦系数和磨损率明显高于涂层刀具的摩擦系数和磨损率，在载荷40N，转速500 r／min条件下，未涂层刀具T1的摩擦系数为0.3899，磨损率为4.1008(×10-10cm3／N．m)，而ZrN涂层刀具T5的摩擦系数为0.1990，磨损率为1.0406(×10-10cm3／N．m)，ZrN涂层刀具有很好的减摩抗磨作用；（2）随着载荷和转速的增加，摩擦系数呈下降趋势；随着载荷的增加，磨损率呈上升趋势；随着转速的增加，磨损率呈下降趋势；（3）沉积工艺相同，基体为YT15的ZrN涂层刀具的磨损率要比基体为YG6的ZrN涂层刀具的磨损率要小；基体相同，有Zr过渡层比无Zr过渡层的减摩抗磨效果好。通过ZrN系列涂层硬质合金刀具摩擦磨损时的SEM照片分析可知：ZrN系列涂层硬质合金刀具与45#钢摩擦时的磨损机理是磨粒磨损和涂层的微剥落。