涂层刀具摩擦磨损特性的研究进展.pdf

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1、SpecialRepor}s综述涂层刀具摩擦磨损特性的研究进展颜培邓建新李士鹏赵军陈扬邢佑强(山东大学机械工程学院，山东济南250061)摘要：总结了涂层摩擦学研究进展，对常见涂层摩擦磨损特性的研究现状进行了介绍，分析了各种涂层在摩擦过程中的磨损破损机制。并简要介绍了应用于摩擦学领域涂层的发展趋势。关键词：涂层刀具摩擦磨损PVD表面工程中图分类号：0484．4文献标识码：AResearchprogressOnfrictionalpropertiesofcoatedtoolsYANPei，DENGJianxin，LIShipeng，ZHAOJ

2、un，CHENYang，XINGYouqiang(SchoolofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，CHN)Abastract：Inthisarticle，researchprogressesoftribologyofthecoatingsaresummarized，thefrictionandwearbehaviorofcommoncoatingsispresented，andtheabrasionmechanismofthecoatingsareanalyzed，t

3、hedevelopmenttrendofthecoatingsusedintribologyisbrieflyintroduced．Keywords：CoatedTool；FrictionalProperty；PVD；SurfaceEngineering磨损始于材料表面，表面性能是决定其耐磨性能作用机理的研究不够重视。涂层的实验室摩擦学性能的关键。利用表面工程技术提高材料耐磨损性能一直评价主要有两种趋势：一种是沿袭传统的摩擦试验并是研究的热点。表面涂层技术自上世纪六七十年代问加强微观分析，专注涂层材料的基本摩擦学特性；另一世以来得到迅速发展

4、，在现代工业中应用越来越广泛，种是尽可能模拟实际工况，争取实验过程的涂层损伤金属切削刀具、模具和耐磨零部件等都可以进行表面及其机理与实际工况一致。涂层处理，提高其表面硬度、抗高温氧化性及耐磨性1．1“硬”涂层刀具的摩擦磨损研究等，从而大幅提高涂层产品的性能和使用寿命。1．1．1二元氮化物涂层涂层刀具是在韧性较好的刀具基体上，沉积一层TiN涂层是研究较早、使用范围较广的涂层。王或多层耐磨性好的难熔化合物，使刀具结合了基体高核源等研究了TiN涂层高速钢刀具和未涂层TiN高速强度、高韧性和涂层高硬度、高耐磨性的优点⋯，提高钢刀具正常磨损的差异，如

5、图1所示。涂层刀具前了刀具的耐磨性而不降低其整体韧性，可以有效提高刀面月牙洼窄而深，边界呈锯齿状；后刀面在磨损过程刀具寿命。涂层刀具通用性广，加工范围显著扩中出现了负倒棱和后刀面月牙洼；涂层的硬隔膜作用大，使用涂层刀具可以获得明显的经济效益。涂层刀时间是短暂的。在正常磨损阶段，涂层起着边界阻碍具已经成为现代刀具的标志，也是刀具技术发展的重作用。在剧烈磨损阶段，涂层以剥落的方式失效并基要方向，其在刀具中的使用比例已超过50％。本丧失作用。在疲劳寿命相当的情况下，CrN具有比TiN涂层1PVD涂层摩擦学研究现状更好的耐磨性能。赵晚成等研究了应用

6、于活塞环涂层的摩擦学研究主要依靠摩擦磨损实验的评的CrN涂层的摩擦学性能J，结果表明CrN涂层具有价，往往与实际工况的涂层损伤机理存在一定的区别，较高的硬度和较好的表面粗糙度，可以降低磨粒磨损。但实际工况的磨损试验由于各种局限无法经常进行。摩擦反应膜的形成和扩展，是摩擦系数和磨损率降低传统的摩擦学实验研究只局限于获取摩擦系数和某一的主要原因。Rodriguez等在20％一70％相对湿度摩擦条件下的磨损量，对涂层的微观损伤和摩擦化学下，将100Cr6轴承钢和WC陶瓷球配副，对CrN涂层国家重点基础研究发展计~tJ(973计划，2009CB72

7、4402)；国家自然科学基金(5lO75237)；泰山学者专项基金；山东省杰出青年基金(JQ2o09l7)．59．综述speciaIR印0nsO进行销盘试验，5结1果3表5明，随着相对湿度增加，涂层摩损率却最低。CrA1N涂层的主要磨损机理为粘着磨擦系数降低，表现：m出m{m较lm好的抗粘结磨损性能。损；而CrN涂层为磨粒磨损、氧化磨损及粘着磨损共nnnn同作用的结果；CroA1。，N涂层磨损机理与CrN磨损机理相似，但由于其具有较高的硬度和弹性模量、较小的晶粒度以及较好的抗氧化性能，因此磨损程度及粘着现象较轻。0．O8(a)未涂层刀具(b

8、)涂层刀具图1后刀面磨损的扩展O．O6刘建华采用环块摩擦磨损试验系统研究了载荷、0．04速度、摩擦距离等因素对ZrN涂层刀具的摩擦磨损特性的影响J。结果表明，ZrN涂层刀具材料的