發(fā)布時間：2017-10-25 10:23

  本文關(guān)鍵詞：TiAlN涂層刀具強流脈沖電子束表面處理的工藝研究

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【摘要】：隨著制造技術(shù)的高速發(fā)展,硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具已成為目前重點研究和應(yīng)用廣泛的切削刀具。從表面工程技術(shù)角度對TiAlN涂層刀具的開發(fā)有重要的意義,涂層刀具表面后處理技術(shù)將成為刀具涂層技術(shù)新的發(fā)展方向。本文利用強流脈沖電子束對硬質(zhì)合金刀具TiAlN涂層進行表面改性,通過改變轟擊次數(shù)和電子束能量,研究了不同轟擊次數(shù)和不同電子束能量對硬質(zhì)合金刀具涂層微觀組織及性能的影響,最終以提高涂層刀具的切削性能為目的。通過響應(yīng)面設(shè)計方法,分別設(shè)計了車削用和銑削用涂層刀具表面改性的工藝參數(shù),并進行優(yōu)化,獲得最佳的表面處理參數(shù);同時,對響應(yīng)值所建立的模型進行顯著性分析,考察了各因素對響應(yīng)值的影響程度。進而,采用SEM、激光共聚焦顯微鏡等實驗儀器對TiAlN涂層表面形貌、截面形貌進行觀察,利用SEM、EDS和XRD等分析手段對涂層厚度、涂層截面元素含量、涂層表面物相組成進行檢測,并且對涂層粗糙度進行測量,對涂層表面硬度進行檢測。研究了強流脈沖電子束對TiAlN涂層微觀組織和性能的影響規(guī)律。最終通過車削實驗和銑削實驗對比轟擊前后涂層刀具切削性能。實驗結(jié)果表明:經(jīng)不同能量電子束轟擊后,TiAlN涂層的表面形貌、元素含量、以及性能發(fā)生了變化。經(jīng)XRD分析表明,隨著電子束能量增加,涂層相主要衍射峰取向程度發(fā)生轉(zhuǎn)變,但涂層相依然沿著多晶面生長;轟擊后的TiAlN涂層相衍射峰向高角度偏移,并有一定的寬化趨勢,表明電子束轟擊作用在涂層內(nèi)部引起較大的壓應(yīng)力,并且涂層內(nèi)部晶粒細(xì)化。涂層內(nèi)部產(chǎn)生的較大應(yīng)力驅(qū)使涂層中Ti、Al元素分布范圍變寬,在一定程度上有利于改善基體-涂層結(jié)合力;在TiAlN涂層中引起的應(yīng)力狀態(tài)變化及細(xì)晶強化作用對涂層表面有硬化作用。切削實驗結(jié)果顯示,電子束能量在32.5J時處理的車削用涂層刀具切削壽命較原始涂層刀具有大幅度地提高;而電子束能量為77.2 J時處理的銑削用的涂層刀具,與原始涂層刀具相比,涂層刀具后刀面磨損量下降了60%,刀具切削性能明顯提高。
【關(guān)鍵詞】：強流脈沖電子束 TiAlN涂層刀具 微觀組織 硬度 切削壽命
【學(xué)位授予單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TG711;TG174.4
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 硬質(zhì)合金刀具涂層技術(shù)13-17
• 1.1.1 硬質(zhì)合金刀具涂層的種類13
• 1.1.2 硬質(zhì)合金刀具涂層的制備方法13-16
• 1.1.3 硬質(zhì)合金刀具TiAlN涂層16-17
• 1.2 涂層刀具表面后處理17-18
• 1.2.1 涂層刀具表面后處理技術(shù)17
• 1.2.2 涂層刀具表面后處理的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢17-18
• 1.3 強流脈沖電子束對材料表面改性研究18-20
• 1.3.1 強流脈沖電子束與材料表面相互作用機制19
• 1.3.2 強流脈沖電子束對硬質(zhì)合金刀具表面改性19
• 1.3.3 強流脈沖電子束對涂層材料表面改性19-20
• 1.4 本研究的選題依據(jù)及研究內(nèi)容20-22
• 1.4.1 研究的目標(biāo)及意義20
• 1.4.2 本文的主要內(nèi)容20-22
• 第2章 實驗材料及研究方法22-30
• 2.1 實驗材料及設(shè)備22-25
• 2.1.1 實驗材料22-23
• 2.1.2 實驗儀器及分析手段23
• 2.1.3 SOLO-HCPEB強流脈沖電子束設(shè)備23-25
• 2.2 響應(yīng)面設(shè)計方法25-26
• 2.2.1 響應(yīng)面設(shè)計方法原理25
• 2.2.2 Box-Behnken Design設(shè)計方法25-26
• 2.3 材料性能表征26-28
• 2.3.1 微觀形貌觀察及粗糙度測量26
• 2.3.2 物相分析26-27
• 2.3.3 涂層刀具微觀硬度檢測27-28
• 2.4 涂層刀具切削性能驗證28-30
• 2.4.1 車削用涂層刀具切削性能驗證28
• 2.4.2 銑削用涂層刀具切削性能驗證28-30
• 第3章 強流脈沖電子束轟擊車削用硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具性能研究30-49
• 3.1 不同轟擊次數(shù)對刀具涂層組織結(jié)構(gòu)和性能的影響30-37
• 3.1.1 涂層微觀形貌觀察30-31
• 3.1.2 涂層厚度及元素含量31-32
• 3.1.3 涂層表面物相組成32-33
• 3.1.4 涂層表面顯微硬度33-34
• 3.1.5 工藝參數(shù)設(shè)計34-35
• 3.1.6 工藝參數(shù)的顯著性分析35-37
• 3.2 響應(yīng)面方法優(yōu)化強流脈沖電子束轟擊工藝參數(shù)37-38
• 3.2.1 最佳工藝參數(shù)確定37-38
• 3.2.2 顯著模型分析38
• 3.3 不同能量電子束對車削用刀具TiAlN涂層組織和性能的影響38-45
• 3.3.1 TiAlN涂層表面微觀結(jié)構(gòu)及粗糙度變化38-41
• 3.3.2 刀具TiAlN涂層截面元素含量分析41-42
• 3.3.3 刀具TiAlN涂層物相分析42-44
• 3.3.4 涂層表面顯微硬度44-45
• 3.4 車削用涂層刀具切削性能驗證45-49
• 第4章 強流脈沖電子束轟擊銑削用硬質(zhì)合金TiAlN涂層刀具性能研究49-68
• 4.1 強流脈沖電子束轟擊TiAlN涂層處理工藝49-53
• 4.1.1 工藝參數(shù)的設(shè)計49-50
• 4.1.2 工藝參數(shù)的顯著性分析50-53
• 4.2 響應(yīng)面方法優(yōu)化強流脈沖電子束工藝參數(shù)53-57
• 4.2.1 顯著模型分析53-56
• 4.2.2 最佳工藝參數(shù)確定56-57
• 4.3 強流脈沖電子束對銑削用刀具TiAlN涂層微觀組織及性能的影響57-64
• 4.3.1 涂層表面形貌及粗糙度變化57-60
• 4.3.2 涂層截面形貌及元素含量分析60-62
• 4.3.3 涂層表面納米硬度和彈性模量62-63
• 4.3.4 涂層表面納米壓痕測試63-64
• 4.4 銑削用涂層刀具切削性能驗證64-68
• 結(jié)論68-70
• 參考文獻70-77
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果77-78
• 致謝78-79

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 王忠;梅顯秀;王存霞;孫文飛;郝勝智;武洪臣;秦穎;董闖;;強流脈沖電子束輻照對NiCoCrAlY涂層結(jié)構(gòu)和性能的影響[J];強激光與粒子束;2009年09期

2 王均濤;劉平;李偉;鄭康培;;TiAlN硬質(zhì)涂層的研究進展[J];熱加工工藝;2010年20期

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本文編號：1093296