TiN、Ti0.56Al0.44N和Al0.65Ti0.35N涂层刀具的摩擦特性对比研究.pdf

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1、DesignandResea『ch设计与研究TiN、Ti0-56A10．44N和A10-65Ti0_35N涂层刀具的摩擦特性对比研究术刘爱华(山东交通学院机械制造系，山东济南250023)摘要：TiN、Ti。AIN和Al。．Ti仉3N涂层是目前应用广泛的3种氮化物刀具涂层。考察了这3种涂层在不同速度和载荷下的摩擦特性并进行系统的对比研究，揭示3种涂层在不同使用工况下的磨损情况。结果表明：在3种涂层中，TiAIN涂层表现出最好的摩擦特性，而在相同的实验环境下，AITiN涂层磨损最为严重。具有很强化学活性的Al

2、元素使得AITiN涂层摩擦副之间的粘接性增加。发生了严重的粘着磨损；另外。与AITiN涂层对磨的摩擦球产生了严重磨损，聚集在摩擦区域内的磨屑形成了较大的“第三体”，对涂层产生一种严重的“机械磨损”作用，这是AITiN涂层磨损严重的主要原因。关键词：TiN：TiAlN；AITiN；摩擦特性中图分类号：TG711文献标识码：ATribologicalcontrastiveanalysisoftheTiN，TioA10NandA10Ti035Ncoatingtools．56．44．65UUAihua(Depart

3、mentofMechanicalEngineering，ShandongJiaotongUniversity，Ji’nan250023，CHN)Abstract：TiN，Ti056A10NandA10Ti035Nwerethreenitridescoatingswhichhavebeenwidelyusedintherange．44．65ofmetalcutting．Thepapermadesystematiccontrastivestudyonthetribologicalpropertiesofthre

4、ecoat-ingstorevealthewearresultsunderdifferentspeedsandloads．TheresultsshowedthatTiA1Ncoatingshowedbestfrictionpropertiesamongthreecoatings，butA1TiNcoatingunderwentseverewearunderthesametestcondition．Aluminumisaveryreactivemetalwhichcanincreasethepossibili

5、tytoformstronginterfacialbondsbetweenslidingsurfacesandformadhesivewear；what’Smore，thefrictionballenduredheavywearandthedebriscouldbeadheredtogethertoform“macro—third—particles’’Oilthecoatingsurfaceandmechanicaldominatedwearoccurred，whichwerethemajorreason

6、fortheseriouswearofA1TiNcoating．Keywords：TiN；TiA1N；A1TiN；tribologicalproperties表面涂层作为一种改善材料性能的有效手段，在其中，当Al含量较高时称为A1TiN涂层。当前的科学研究和工程应用中扮演着日益重要的角刀具在切削过程中的磨损一直是工程技术人员关色。Ti基氮化物涂层中研究最早的是TiN涂层，其具注的重点，关于TiN、TiA1N和A1TiN涂层的摩擦学的有高强度、高硬度及较高的抗氧化性等特点，因而广泛研究很多，表1中列出了其中有

7、代表性的部分。可以应用于金属切削刀具。但随着先进制造技术的发展，看出，目前涂层的摩擦学研究所使用的实验参数比较对切削刀具的要求也越来越高，单一的TiN涂层不能单一，特别是实验速度与涂层的使用条件相差较大，并够满足生产需要。研究发现，在TiN涂层基础上加入且缺少TiN、TiA1N和A1TiN涂层之间系统的对比研Al元素形成的TiA1N涂层具有很好的合金化特性，硬究。本文针对TiN、TiA1N和A1TiN这3种涂层，在不度、摩擦和氧化等各项性能均得到了明显提高1-4]。同速度和载荷下考察涂层的摩擦特性并进行系统

8、的对％山东省优秀中青年科学家奖励基金(BS2013ZZ010)；济南市科技发展计划项目(201401229)；山东交通学院科研基金项目(Z201219)；山东交通学院博士科研启动基金项目．55．比研究，揭示3种涂层在不同使用工况下的磨损情况，大，这是由于摩擦副刚开始接触，二者表面的微凸体强为3种涂层的使用提供实验依据。烈摩擦造成的。随着磨损的进行，三种涂层同时在摩表1涂层摩擦学研究擦次数约为2000次时达到稳态，