在硬质合金刀具表面沉积高质量金刚石涂层可显著改善刀具的切削性能,但较差的金刚石涂层-硬质合金衬底膜基结合性能一直制约着金刚石涂层刀具在精密加工领域的推广应用,影响硬质合金衬底与金刚石涂层间结合力的关键因素是硬质合金中钴粘结相的催石墨化作用。两步法可有效的去除硬质合金表面的钴粘结相,是硬质合金衬底预处理最常用的方法之一,然而该方法也存在首环节效率不高、粗化效果不可控、产生大量化学废液等问题。近年来可见大量应用激光直写技术对涂层刀具衬底进行预处理的报导,主要原理是利用激光热源直接将衬底表面粗化或形成特定织构,从而增加涂层与衬底之间的机械咬合力,改善刀具切削性能。激光直接作用于靶材表面会由于热影响区的存在使工件表面产生熔渣、裂纹等缺陷,应采取适当的冷却手段对热影响区范围进行有效的控制。本文针对目前硬质合金刀具预处理中存在的不足,以改善硬质合金衬底上CVD金刚石涂层质量、提高膜基附着强度、探索衬底预处理方法为研究目的,提出喷雾冷却辅助的激光预处理方法,主要内容如下:(1)以金刚石在硬质合金材料表面的生长机理为基础,总结和分析了硬质合金衬底表面金刚石涂层沉积所面临的主要问题。综述了近五年有关硬质合金衬底预处理方法及原理,深入探讨了激光预处理对硬质合金衬底的作用机理及对金刚石涂层沉积质量的影响;(2)基于离散相(DPM)模型开展了喷雾冷却换热的数值计算研究,建立了喷雾冷却模型,模拟了不同雾化压力、喷嘴孔径、喷嘴倾角及高度对喷雾雾化特性及冷却特性的影响;(3)应用响应曲面回归分析开展了硬质合金表面喷雾-激光复合预处理实验研究。分析了预处理工艺参数对衬底预处理效果的影响规律及各因素间的交互作用情况。定义了一个预处理质量因子Q_i以量化的评价预处理效果;(4)通过响应曲面回归构建了响应结果的预测模型,采用最速上升法进行预处理工艺寻优,对预测模型的可靠性进行了实验验证;通过金刚石涂层沉积实验证明了预处理质量因子Q_i作为评价预处理效果标准的适用性。图[71]表[27]参[186]