【摘 要】
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目的 比较两种沉积方法制备的AlTiN涂层的切削性能.方法 利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)和电弧离子镀技术(AIP),在硬质合金车刀片上沉积AlTiN涂层,比较和研究两种AlTiN涂层的组织形貌特性及综合性能.利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪,观察和检测涂层的生长形貌和元素含量.采用激光共聚焦扫描显微镜表征涂层的表面粗糙度.使用X射线衍射仪分析涂层的物相结构.使用纳米压痕仪测量涂层的纳米硬度以及弹性模量.通过干式车削试验研究涂层刀具的切削性能,并对其磨损机理进行分析.结果 两种涂层均为柱
【机 构】
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安徽工业大学 先进金属材料绿色制备与表面技术教育部重点实验室,安徽 马鞍山243002;安徽工业大学 材料科学与工程学院,安徽 马鞍山243002;广东工业大学 机电工程学院,广州 510006;山西
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目的 比较两种沉积方法制备的AlTiN涂层的切削性能.方法 利用高功率脉冲磁控溅射技术(HiPIMS)和电弧离子镀技术(AIP),在硬质合金车刀片上沉积AlTiN涂层,比较和研究两种AlTiN涂层的组织形貌特性及综合性能.利用扫描电子显微镜和X射线能量色散谱仪,观察和检测涂层的生长形貌和元素含量.采用激光共聚焦扫描显微镜表征涂层的表面粗糙度.使用X射线衍射仪分析涂层的物相结构.使用纳米压痕仪测量涂层的纳米硬度以及弹性模量.通过干式车削试验研究涂层刀具的切削性能,并对其磨损机理进行分析.结果 两种涂层均为柱状晶生长,HiPIMS制备的AlTiN涂层相较AIP制备的AlTiN涂层,具有更加光滑平整的表面.两者压痕硬度相近,约为30 GPa,但HiPIMS-AlTiN涂层的弹性模量更小.随着切削距离的不断增加,刀具后刀面磨损变得越来越严重,未涂层的车刀在切削1 min(180 m)时,磨损量超过200μm,达到了失效标准.在相同条件下切削9 min(1620 m),AIP-AlTiN和HiPIMS-AlTiN两种涂层刀具后刀面的磨损量分别为231μm和190μm,AIP-AlTiN涂层刀具已达到失效标准.结论 干式车削316L不锈钢时,HiPIMS-AlTiN涂层刀具的切削寿命长于AIP-AlTiN涂层刀具,切削过程中,两种涂层刀具的主要磨损形式均为粘着磨损、磨粒磨损和氧化磨损.
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