PCVD AlO和类金刚石涂层摩擦磨损性能研究

摘要

刀具作为机床的易耗品，且是各种机床的重要部件，其表面摩擦磨损性能一直倍受人们关注。目前提高硬质合金刀具表面摩擦磨损性能的方法主要是采用化学气相沉积在刀具表面喷涂TiN、TiC等涂层。而类金刚石涂层作为超硬涂层，不但有高的硬度而且具有低的摩擦系数；Al2O3涂层具有优异的力学、物理性能，如硬度高，耐磨、高温稳定性和化学稳定性好等，都是非常理想的减摩耐磨涂层。本文从类金刚石涂层和Al2O3涂层在硬质合金刀具表面的制备着手，对涂层在不同工况下的摩擦磨损性能进行了系统而细致的研究。
　　 试验结果表明:(1)在一定的载荷与转速范围内，类金刚石涂层的摩擦系数随载荷的增加而减小，随转速的增加也减小；类金刚石涂层在低载荷、高转速工况下，有良好的减摩耐磨性能。(2)在一定的载荷与转速范围内，Al2O3涂层的摩擦系数随载荷的增加而减小，随转速的增加也减小；Al2O3涂层在低载荷、高转速工况下，也有良好的减摩耐磨性能。(3)与干摩擦状况相比，润滑介质水和润滑油都能有效降低摩擦系数和磨损率，润滑油比介质水效果更好。在水润滑和油润滑条件下，DLC涂层和Al2O3涂层都具备减小刀具磨损的作用，且DLC涂层效果更好。(4)在影响刀具摩擦系数方面，试验工况是影响摩擦系数的重要因素，而试验载荷是影响摩擦系数的次要因素；在影响刀具磨损率方面，涂层种类是影响磨损率的重要因素，而试验载荷是影响磨损率的次要因素。
　　 从涂层减摩的角度考虑，Al2O3涂层在油润滑条件下，转速150r/min，载荷40N时最能减小摩擦；从涂层耐磨角度考虑，类金刚石涂层在油润滑条件下，转速150r/min，载荷40N时抗磨效果最好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 课题的研究背景及意义

1.3 材料摩擦磨损的研究现状

1.3.1 摩擦

1.3.2 磨损

1.5 课题主要研究内容

第二章 硬质合金刀具试验涂层的选择

2.1 PCVD技术的基本原理与特点

2.1.1 CVD和PVD技术

2.1.2 PCVD技术

2.2 类金刚石和Al2O3涂层的应用领域

2.3 国内外硬质合金刀具表面处理方法

2.4 试验涂层及其工艺的选择

第三章 类金刚石涂层的制备及其性能研究

3.1 类金刚石涂层的结构

3.2 DLC镀层的制备

3.2.1 试验仪器

3.2.2 试验主要材料及其性能

3.2.3 试验方法

3.3 DLC涂层形貌的观测及分析

3.4 DLC涂层厚度和粗糙度的测定

3.5 DLC涂层显微硬度的分析

3.6 干滑动摩擦磨损模拟试验及磨损机理研究

3.6.1 模拟试验方法

3.6.2 载荷对摩擦系数的影响

3.6.3 转速对摩擦系数的影响

3.6.4 载荷与转速对磨损率的影响

3.6.5 试样磨损后表面形貌分析与磨损机理研究

3.7 本章小结

第四章 Al2O3涂层的制备及其性能研究

4.1 AL2O3涂层的基本性能及应用

4.2 Al2O3镀层的制备

4.2.1 试验仪器

4.2.2 试验主要材料及其性能

4.2.3 试验方法

4.3 Al2O3镀层形貌观测及分析

4.4 Al2O3镀层厚度和粗糙度的测定

4.5 Al2O3镀层显微硬度的分析

4.6 Al2O3镀层千滑动摩擦磨损模拟试验及其磨损机理研究

4.6.1 试验方法

4.6.2 载荷对摩擦系数的影响

4.6.3 转速对摩擦系数的影响

4.6.4 载荷与转速对磨损率的影响

4.6.5 试样磨损后表面形貌分析与磨损机理研究

4.7 本章小结

第五章 DLC与Al2O3涂层的综合比较和评价

5.1 水润滑条件下滑动摩擦磨损模拟试验及磨损机理研究

5.1.1 水润滑条件下滑动摩擦磨损模拟试验

5.1.2 水润滑条件下试样磨损率分析

5.1.3 水润滑条件下试样磨损前后表面形貌分析

5.2 油润滑条件下滑动摩擦磨损模拟试验及磨损机理研究

5.2.1 油润滑条件下滑动摩擦磨损模拟试验

5.2.2 油润滑条件下试样磨损率分析

5.2.3 油润滑条件下试样磨损前后表面形貌分析

5.3 涂层刀具使用条件的正交分析研究

5.3.1 正交试验方案的确定

5.3.2 试验结果与分析

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文