立方氮化硼复合固体润滑涂层制备及性能研究

摘要

在现代化机械加工业中，绿色制造是人类社会实现可持续发展和循环经济的重要体现，其中，采用固体润滑涂层技术进行的干切削是绿色制造的重要途径之一。课题研究了立方氮化硼（CBN）复合固体润滑涂层的制备及性能，为提高刀具的耐磨性和耐热性提供了理论依据，以实现绿色切削为目标。　　该研究以摩擦化学、金属切削理论、材料表面科学等理论为指导，通过 MG-2000高速高温摩擦磨损试验机对 CBN固体涂层的摩擦学性能进行了研究，对CBN固体涂层的涂覆工艺进行了改进，优化了 CBN、WS2、MoS2、Sb2O3构成的复合固体润滑涂层的配比。借助于电镜和能谱仪，对 CBN复合固体润滑涂层进行了表面形貌分析，用 DEFORM软件对该涂层进行了切削仿真，并通过切削试验验证了仿真结果。　　试验结果表明，改进后的涂覆工艺能提高涂层表面质量，使涂层在试件上粘连更加牢固。CBN复合固体润滑涂层有较高的耐热性和耐磨性，细颗粒CBN比粗颗粒 CBN摩擦系数低；由 CBN、WS2、MoS2、Sb2O3构成的复合固体润滑涂层性能优于单一 CBN固体涂层，当质量比为 CBN：WS2：MoS2：Sb2O3=3:2:2:1时，涂层耐磨性能最优。电镜和能谱分析结果表明，在500℃下，涂有 CBN复合固体润滑涂层的试件在试验机上对磨15分钟后，表面依然存在固体涂层物质，说明该涂层热稳定性较好。在切削试验中，将该涂层涂覆于刀具后能减小切削力和降低切削温度，试验结果与计算机仿真所得数据较为吻合。结果表明，计算机仿真的结果具有合理性。　　综上所述，CBN复合固体润滑涂层具有优良的减摩抗磨性能，能减少刀具的磨损，提高刀具的寿命和切削效率，对于刀具切削性能的提高有重要的意义。

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引言

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.3 本课题的研究意义和内容

第2章 刀具理论分析

2.1 金属切削过程

2.2 刀具磨损

2.3 刀具涂层技术

2.4 CBN的性质及应用

第3章 CBN复合固体润滑涂层制备及性能研究

3.1 试验材料与研究方法

3.2 CBN固体涂层材料的合理选择及制备

3.3 CBN复合固体润滑涂层的制备及性能研究

3.4 本章总结

第4章 计算机仿真与切削试验

4.1 CBN复合固体润滑涂层刀具切削仿真

4.2 CBN复合固体润滑涂层刀具切削试验

4.3切削温度的计算与比较

4.4 本章总结

第5章 CBN复合固体润滑涂层润滑机理研究

5.1 金属切削摩擦特点

5.2 CBN复合固体润滑涂层减摩抗磨机理

5.4 本章总结

结论

参考文献

致谢

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