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AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
1
作者
耿东森
佘俊杰
+4 位作者
许雨翔
项燕雄
贺鹏
梅海娟
王启民
《中国表面工程》
北大核心
2025年第2期49-56,共8页
Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉...
Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术被认为是改善Ti(C,N)基金属陶瓷性能的重要手段。为此,本文采用阴极弧蒸发法在Ti(C,N)基金属陶瓷表面分别沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、洛氏硬度计、纳米压痕仪、摩擦磨损试验、氧化试验以及车削试验,系统研究了表面涂层对金属陶瓷力学性能、摩擦性能、抗氧化性能以及切削性能的影响规律。试验结果表明:AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层呈现出单相面心立方结构,硬度分别为33.9±0.8 GPa和36.1±1.6 GPa,显著高于Ti(C,N)基金属陶瓷基体的27.4±1.7 GPa。同时,表面涂层可有效改善Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性,使其从9.8±0.18 MPa·m^(1/2)分别提升至10.5±0.08 MPa·m^(1/2)(AlTiN)和10.8±0.05 MPa·m^(1/2)(AlTiN/AlCrN)。较高硬度和H^(3)/E^(2)值的表面涂层显著提升了Ti(C,N)基金属陶瓷的耐磨性,其中AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷的磨损率最低,仅为2.8×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。此外,经过沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷表现出优异的抗氧化性能,在800℃下氧化5 h后其氧化层厚度分别降低至~185 nm和~65 nm。由于具有更高的硬度、低的摩擦因数以及优异抗氧化性,经过沉积AlTiN/AlCrN涂层后金属陶瓷刀具的切削寿命较无涂层刀具提升了~75%。本研究揭示了表面涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨性、高温抗氧化性以及切削寿命的影响规律,有效改善了Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能,为高性能金属陶瓷刀具的开发设计提供了理论依据和技术支撑,有望进一步推动其在高速切削加工领域的规模化应用。
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关键词
TI(C
N)基金属陶瓷
物理气相沉积(PVD)涂层
力学性能
摩擦性能
切削性能
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职称材料
硬质合金铣刀刃口优化及切削寿命研究
2
作者
田承金
陈云
+4 位作者
翁剑
李树强
杨岩
万礼扬
庄可佳
《工具技术》
北大核心
2024年第8期26-32,共7页
刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立...
刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立式旋转钝化法制备了具有对称型与非对称型微刃几何的硬质合金铣刀,并通过AISI1045钢铣削实验进行对比分析,研究了不同微刃结构对铣刀寿命的影响,实现了刀具微刃结构的优化设计。实验结果表明:经钝化处理的微刃表面形貌质量得到显著提升,前后刀面钝化速率的差值是形成不同微刃结构的关键因素,不同微刃结构下的后刀面磨损以沟纹磨损为主,优化后的铣刀能够有效抑制刀具崩刃,减缓刀具磨损速率,形状因子K=0.5、钝圆半径R=11μm的优化方案寿命提升最为明显,增益高达25%。
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关键词
铣刀
微刃口几何
刀具寿命
AISI1045钢铣削
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职称材料
曲线刃麻花钻数学模型的研究
被引量:
6
3
作者
周焱强
曾滔
《工具技术》
2020年第2期46-49,共4页
通过对圆锥面后刀面曲线刃麻花钻的结构进行分析,建立了其容屑槽、圆锥面后刀面、内刃前刀面和切削刃的数学模型,为刃磨参数的求解和三维参数化实体模型的建立提供了必要的理论基础。
关键词
麻花钻
数学模型
刃磨参数
圆锥面后刀面
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职称材料
不锈钢精加工正角刀片槽型的设计
被引量:
1
4
作者
尹江华
张红梅
《工具技术》
2020年第2期38-41,共4页
通过分析两种进口精车不锈钢断屑槽刀片,对该正角刀片的槽型进行测绘并进行切削对比试验,系统分析其槽型结构。结果表明:刀片的前角、刃宽和复合断屑台在加工不锈钢时对断屑起关键作用。通过试验、综合分析和验证后,确定不锈钢精加工正...
通过分析两种进口精车不锈钢断屑槽刀片,对该正角刀片的槽型进行测绘并进行切削对比试验,系统分析其槽型结构。结果表明:刀片的前角、刃宽和复合断屑台在加工不锈钢时对断屑起关键作用。通过试验、综合分析和验证后,确定不锈钢精加工正角刀片槽型最优结构为5°单前角、0刃宽和复合断屑台。
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关键词
不锈钢精车削
断屑槽
正角刀片
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职称材料
题名
AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
1
作者
耿东森
佘俊杰
许雨翔
项燕雄
贺鹏
梅海娟
王启民
机构
株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司
广东工业大学机电工程学院
惠州学院广东省电子功能材料与器件重点试验室
出处
《中国表面工程》
北大核心
2025年第2期49-56,共8页
基金
国家自然科学基金(52375173)
广东省基础与应用基础研究基金(2023B151520033)
湖南省重点研发计划(2023GK2103)。
文摘
Ti(C,N)基金属陶瓷因其优异的硬度、耐磨性及抗高温变形能力,已成为重要的切削刀具重要材料之一。但其内部金属粘结相在高速切削中易引发粘附磨损、扩散及高温软化等问题,导致刀具性能下降,限制了该材料的进一步推广和应用。物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术被认为是改善Ti(C,N)基金属陶瓷性能的重要手段。为此,本文采用阴极弧蒸发法在Ti(C,N)基金属陶瓷表面分别沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层,利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、洛氏硬度计、纳米压痕仪、摩擦磨损试验、氧化试验以及车削试验,系统研究了表面涂层对金属陶瓷力学性能、摩擦性能、抗氧化性能以及切削性能的影响规律。试验结果表明:AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层呈现出单相面心立方结构,硬度分别为33.9±0.8 GPa和36.1±1.6 GPa,显著高于Ti(C,N)基金属陶瓷基体的27.4±1.7 GPa。同时,表面涂层可有效改善Ti(C,N)基金属陶瓷的断裂韧性,使其从9.8±0.18 MPa·m^(1/2)分别提升至10.5±0.08 MPa·m^(1/2)(AlTiN)和10.8±0.05 MPa·m^(1/2)(AlTiN/AlCrN)。较高硬度和H^(3)/E^(2)值的表面涂层显著提升了Ti(C,N)基金属陶瓷的耐磨性,其中AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷的磨损率最低,仅为2.8×10^(-6)mm^(3)/(N·m)。此外,经过沉积AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层的Ti(C,N)基金属陶瓷表现出优异的抗氧化性能,在800℃下氧化5 h后其氧化层厚度分别降低至~185 nm和~65 nm。由于具有更高的硬度、低的摩擦因数以及优异抗氧化性,经过沉积AlTiN/AlCrN涂层后金属陶瓷刀具的切削寿命较无涂层刀具提升了~75%。本研究揭示了表面涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷耐磨性、高温抗氧化性以及切削寿命的影响规律,有效改善了Ti(C,N)基金属陶瓷的综合性能,为高性能金属陶瓷刀具的开发设计提供了理论依据和技术支撑,有望进一步推动其在高速切削加工领域的规模化应用。
关键词
TI(C
N)基金属陶瓷
物理气相沉积(PVD)涂层
力学性能
摩擦性能
切削性能
Keywords
Ti(C,N)-based cermets
physical vapor deposition(PVD)coatings
mechanical properties
tribological properties
cutting properties
分类号
TG174 [金属学及工艺—金属表面处理]
TG711 [金属学及工艺—刀具与模具]
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职称材料
题名
硬质合金铣刀刃口优化及切削寿命研究
2
作者
田承金
陈云
翁剑
李树强
杨岩
万礼扬
庄可佳
机构
武汉理工大学机电工程学院
成都工具研究所
有限公司
多特蒙德工业大学加工技术研究所
株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司
出处
《工具技术》
北大核心
2024年第8期26-32,共7页
基金
国家自然科学基金(52175482)
广东省基础与应用基础研究重大项目(2021B0301030001)。
文摘
刀具切削寿命是高端制造领域中重要的评价环节,能够直接影响切削效率与企业效益。刀具的宏观几何结构是影响刀具切削寿命的重要因素之一,而刀具微刃口作为工件与刀具的直接接触区域,其刃型结构也是影响刀具寿命的关键因素。本文通过立式旋转钝化法制备了具有对称型与非对称型微刃几何的硬质合金铣刀,并通过AISI1045钢铣削实验进行对比分析,研究了不同微刃结构对铣刀寿命的影响,实现了刀具微刃结构的优化设计。实验结果表明:经钝化处理的微刃表面形貌质量得到显著提升,前后刀面钝化速率的差值是形成不同微刃结构的关键因素,不同微刃结构下的后刀面磨损以沟纹磨损为主,优化后的铣刀能够有效抑制刀具崩刃,减缓刀具磨损速率,形状因子K=0.5、钝圆半径R=11μm的优化方案寿命提升最为明显,增益高达25%。
关键词
铣刀
微刃口几何
刀具寿命
AISI1045钢铣削
Keywords
milling tool
edge geometry
tool life
AISI1045 milling
分类号
TG714 [金属学及工艺—刀具与模具]
TH162 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
曲线刃麻花钻数学模型的研究
被引量:
6
3
作者
周焱强
曾滔
机构
株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司
株洲
钻石切削
刀具
股份有限公司
出处
《工具技术》
2020年第2期46-49,共4页
文摘
通过对圆锥面后刀面曲线刃麻花钻的结构进行分析,建立了其容屑槽、圆锥面后刀面、内刃前刀面和切削刃的数学模型,为刃磨参数的求解和三维参数化实体模型的建立提供了必要的理论基础。
关键词
麻花钻
数学模型
刃磨参数
圆锥面后刀面
Keywords
twist drill
mathematical model
grinding parameter
conical flank
分类号
TG115 [金属学及工艺—物理冶金]
TG61 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
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职称材料
题名
不锈钢精加工正角刀片槽型的设计
被引量:
1
4
作者
尹江华
张红梅
机构
株洲欧科亿数控精密刀具股份有限公司
湖南工业大学
出处
《工具技术》
2020年第2期38-41,共4页
基金
湖南省科技创新项目(2017TJCYJZ0172)
湖南省自然科学青年基金(2017JJ3064)
湖南省教育厅一般项目(17C0465)
文摘
通过分析两种进口精车不锈钢断屑槽刀片,对该正角刀片的槽型进行测绘并进行切削对比试验,系统分析其槽型结构。结果表明:刀片的前角、刃宽和复合断屑台在加工不锈钢时对断屑起关键作用。通过试验、综合分析和验证后,确定不锈钢精加工正角刀片槽型最优结构为5°单前角、0刃宽和复合断屑台。
关键词
不锈钢精车削
断屑槽
正角刀片
Keywords
finish cutting stainless steel
chip-breaking groove
positive inserts
分类号
TG501 [金属学及工艺—金属切削加工及机床]
TH162 [机械工程—机械制造及自动化]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
AlTiN和AlTiN/AlCrN涂层对Ti(C,N)基金属陶瓷性能的影响
耿东森
佘俊杰
许雨翔
项燕雄
贺鹏
梅海娟
王启民
《中国表面工程》
北大核心
2025
0
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职称材料
2
硬质合金铣刀刃口优化及切削寿命研究
田承金
陈云
翁剑
李树强
杨岩
万礼扬
庄可佳
《工具技术》
北大核心
2024
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
曲线刃麻花钻数学模型的研究
周焱强
曾滔
《工具技术》
2020
6
在线阅读
下载PDF
职称材料
4
不锈钢精加工正角刀片槽型的设计
尹江华
张红梅
《工具技术》
2020
1
在线阅读
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职称材料
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