超细钴基系列硬质合金涂层性能研究

摘要

超细WC-Co硬质合金具有高硬度、高韧性以及耐腐蚀性等特征，被广泛应用于机械加工中。现代机械加工对硬质合金具刀性能有更高的要求（高切削速度、高进给速度、可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性等性能），硬质合金通过涂层的方法，可以使硬质合金在原有的良好综合力学性能条件下，进一步提高其硬度、韧性和高温抗氧化性能，以适应现在难加工的材料的高效加工环境。
　　本文采用高能球磨法制备 YG8、YG6硬质合金基体，通过物理气相沉积和化学气相沉积的方法分别制备TiAlN硬质合金刀具涂层和TiCN-Al2O3-TiN硬质合金刀具多层复合涂层，利用X射线衍射仪、扫描电镜、自动划痕仪和显微硬度计对涂层进行结构分析和性能检测。
　　实验结果表明，YG系列硬质合金中随着Co含量的增加，合金的硬度降低但是抗弯强度增加。随着Al含量的增加，TiAlN涂层中TiN含量逐渐减低，并且涂层中主要存在纤锌矿六方结构的Ti3AlN相，沿（200）晶面择优取向，涂层表面的显微硬度有一定程度的增加。用TiAlN涂层硬质合金刀具车削0Cr18Ni9不锈钢，在线速度240m/min进给量0.06mm-rev切深0.1mm的条件下TiAlN涂层的切削性能为最好。TiAlN涂层车刀具磨损形态主要表现为微崩刃和涂层剥落等现象。制备的 TiCN-Al2O3-TiN多层复合涂层由三层组成，依次为最内层的TiCN，次外层的Al2O3以及最外层的TiN，制的Al2O3涂层主要为k-Al2O3晶型，K-Al2O3晶型有利于细化晶粒。多层复合涂层剥落的形式不仅涂层和基体间会出现分离，涂层和涂层间也会出现分离，Al2O3涂层会降低涂层与基体之间的结合强度。用TiCN-Al2O3-TiN多层复合涂层硬质合金刀具铣削0Cr18Ni9不锈钢，基体为WC-8Co-8(W,Ti,Ta)C涂层硬质合金铣刀具切削性能最好，磨损形态主要为机械磨损及氧化磨损等，整体脆性较大。

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1 绪论

1.1 切削刀具的研究进展

1.2 硬质合金刀具涂层材料

1.3 硬质合金刀具涂层的制备方法

1.4 刀具切削加工

1.5 课题来源与论文研究目的的意义及主要内容

2 实验方案及技术路线

2.1 实验原材料及主要仪器

2.2 硬质合金试样的制备

2.3 硬质合金刀具涂层制备

2.4 实验检测方法

2.5 研究技术路线

3 超细硬质合金的制备及性能

3.1 YG8和YG6超细硬质合金的制备

3.2 超细硬质合金的性能与特性

3.3 超细硬质合金的组织结构特征

3.4 本章小结

4 超细硬质合金TiAlN涂层刀具性能分析及切削试验研究

4.1 超细硬质合金TiAlN涂层刀具性能分析

4.2 涂层切削实验研究

4.3 本章小结

5 超细硬质合金CVD涂层刀具性能分析及切削试验研究

5.1 超细硬质合金CVD涂层刀具性能分析

5.2 涂层切削实验研究

5.3 本章小结

6 全 文 结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果

致谢