CrAlN涂层刀具的摩擦学研究进展.pdf

《CrAlN涂层刀具的摩擦学研究进展.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、综述SpeciaIRep0nsCrAIN涂层刀具的摩擦学研究进展张晶鲁学柱邹倩(济南职业学院机械系，山东济南250103)摘要：综述了CrA1N涂层刀具的现状、CrAIN刀具涂层工艺，探讨了CrAIN涂层刀具的摩擦磨损特性及机理，指出了制备多元多层、梯度涂层和纳米超晶格涂层是今后发展的方向。关键词：CrAIN涂层刀具摩擦磨损高速切削中图分类号：TG335．86文献标识码：AProgressinthetribologyofCrAINcoatedtoolZHANGJing，LUXuezhu，ZOUQian(Departme

2、ntofMechanicalEngineering，JinanVocationalCollege，Jinan250103，CHN)Abstract：ThetribologicalpropertiesandwearmechanismsofCrA1Ncoatedtoolwereexplored．Itisnowpossibletodesignmulti—componentormuhilayercoatings，gradedcoatingsandnanoscalemuhilayeredsuperlat—ticecoatings

3、．Keywords：CrA1N；CoatedTool；Tribology；High～speedMachining自上世纪80年代初TiN涂层商业化以来，应用各HV和800℃，而CrA1N涂层的导热系数和摩擦系数种物理气相沉积(PVD)技术制备的刀具涂层在很大均小于TiA1N。如表1所示(数据来源于Balzers涂层程度上改善了高速钢和硬质合金刀具性能，使之具有有限公司)。通过PVD方法进行CrA1N涂层时，Cr—Al高耐磨性、高强度、高硬度和小摩擦系数，TiN、TiCN和—N涂层体系可以容纳更多的A1(高达75％)并保

4、持TiA1N等rri化合物成为刀具涂层的事实上的工业标稳定的立方晶格结构，而Ti—Al—N体系只能容纳65％准。TiA1N涂层中的A1元素与空气中的O反应生成的Al。高速切削时，CrA1N涂层刀具中的cr、Al元A1，O层¨，起到热障作用，阻止更多的切削热导人刀素与空气中的O反应形成A1O和CrO氧化膜。。，起具，从而延长刀具寿命。TiA1N涂层刀具拥有比TiN、到抑制氧化、耐磨及隔热作用，使更多的热量通过切屑TiCN涂层刀具更佳的力学性能和高温氧化性能，被应带走，降低了刀具体温度。因此在难加工材料的高速用于高合金钢、

5、不锈钢乃至钛合金和镍基高温合金的切削领域有望代替TiA1N涂层刀具，具有广阔的应用切削加工。然而高速切削钛合金和镍基合金等难加工前景材料时，切削温度高达1000℃以上，远高于TiA1N表1几种涂层的物理力学性能涂层刀具的氧化温度(热稳定温度800℃)，此时1ri元涂层硬度氧化温度热导率摩擦系数／HV／℃／(Wm／K)素易形成多孔非保护性的沉积物3J，热硬度明显下TiN230060o270．4降，刀具因急剧磨损而失效；且TiA1N涂层是含Ti涂CrNl750700—0．5层，在高速切削高温高压作用下，易与1ri合金工件发

6、TiAlN300080050．4生粘结和扩散磨损。CrAlN3200l1004O．351CrAIN涂层刀具研究状况2CrAIN涂层工艺与1ri基涂层相比较，Cr基涂层的氧化性能、耐腐蚀性能和抗粘结性能、韧性都很优越，在金属成形、塑CrA1N涂层刀具基体通常选用高速钢或硬质合料注模和高速切削等领域得到了广泛应用。特别金。高速钢或硬质合金基体具有高强度和高韧性，是CrA1N涂层刀具，其显微硬度、氧化温度分别高达CrA1N涂层高硬耐磨、耐氧化及热障作用，综合各自优3200HV和1100℃远高于TiA1N涂层刀具的3000点就

7、可开发出切削性能优异的CrA1N涂层刀具。涂层SpeciaIReDons综述硬化冷作模具钢磨损试验可知，si、V等间隙元素的加越容易形成多层膜的共格生长。对于WC／CrA1Nl、入明显改善了涂层刀具的切削性能，(TiCrA1VSi)N涂CrN／CrA1N¨9及A1N／CrN【12]等纳米超晶格涂层，单层层刀具的后刀面磨损量仅有23Ixm，约是TiCrA1NCrN和CrA1N涂层是面心立方晶格结构(fcc—CrN)，而涂层刀具的1／2，TiA1N涂层刀具的1／3，切削刃的磨损WC和A1N是密堆六方晶格结构(hcp—WC，

8、hcp—形貌如图8所示。A1N)。进行超晶格涂层时，通过调制合适超晶格双层5．2多层涂层周期，利用fcc—CrN晶格结构的模板约束作用促使hcp多层涂层中增加了大量的界面并减小了晶粒尺—WC和hcp—A1N相转变为fcc—WC和fcc—A1N相。当寸，而且相对小的残余压应力也有利于提高涂层的附A1N／CrN和wc／crAlN涂层的