本文將硬涂層的耐磨性和軟涂層的減摩性有機(jī)結(jié)合,提出了軟硬復(fù)合涂層刀具的設(shè)計(jì)思路,通過對(duì)硬涂層和軟涂層制備關(guān)鍵技術(shù)的研究,開發(fā)出了WS2-WS2/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層刀具,系統(tǒng)地研究了該軟硬復(fù)合涂層刀具的微觀結(jié)構(gòu)、物理機(jī)械性能、摩擦磨損特性以及切削性能,分析并揭示了其減摩與抗磨機(jī)理。在對(duì)界面結(jié)合特點(diǎn)分析的基礎(chǔ)上,提出了軟硬復(fù)合涂層的設(shè)計(jì)原則,確定了軟硬復(fù)合涂層的材料體系：硬涂層材料為具有高硬度和高耐磨性的TiSiN,軟涂層材料為具有良好減摩性的WS2。運(yùn)用吉布斯自由能函數(shù)法和有限元法對(duì)軟硬復(fù)合涂層刀具的物理相容性和化學(xué)相容性進(jìn)行了分析,結(jié)果表明：YT15和YS8硬質(zhì)合金材料與TiSiN層間殘余熱應(yīng)力較低,匹配性好；TiSiN層與基體間Ti-TiN結(jié)構(gòu)的過渡層,可避免結(jié)合界面硅化物的生成,同時(shí)又可降低涂層的殘余熱應(yīng)力；TiSiN層與WS2層間WS2/Ti復(fù)合層的存在有利于提高WS2層的結(jié)合力。最終,涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為：WS2-WS2/Ti-TiSiN-基體。采用多弧離子鍍和中頻磁控濺射共沉積技術(shù)在硬質(zhì)合金基體上沉積了TiSiN硬涂層,研究了不同工藝參數(shù)對(duì)涂層性能影響。結(jié)果表明：TiS...

【文章頁數(shù)】：174 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究的目的和意義
    1.2 涂層刀具的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 硬涂層刀具的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 軟涂層刀具的研究現(xiàn)狀
    1.3 軟硬復(fù)合涂層刀具的研究現(xiàn)狀
    1.4 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 軟硬復(fù)合涂層刀具材料的匹配研究
    2.1 軟硬復(fù)合涂層的概念和設(shè)計(jì)原則
        2.1.1 涂層-基體的界面與結(jié)合
        2.1.2 影響涂層-基體界面結(jié)合的因素
        2.1.3 軟硬復(fù)合涂層設(shè)計(jì)原則
    2.2 軟硬復(fù)合涂層刀具的化學(xué)物理相容性分析
        2.2.1 化學(xué)相容性分析
        2.2.2 物理相容性分析
    2.3 涂層刀具材料體系的確定
        2.3.1 硬涂層材料的確定
        2.3.2 軟涂層材料的確定
        2.3.3 基體材料的確定
    2.4 基體與TiSiN硬涂層間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.4.1 過渡層材料的初選
        2.4.2 化學(xué)相容性分析結(jié)果
        2.4.3 物理相容性分析結(jié)果
    2.5 TiSiN硬涂層與WS₂軟涂層間的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        2.5.1 過渡層材料的初選
        2.5.2 化學(xué)相容性分析結(jié)果
        2.5.3 物理相容性分析結(jié)果
    2.6 軟硬復(fù)合涂層的結(jié)構(gòu)
    2.7 本章小結(jié)
第3章 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的制備關(guān)鍵技術(shù)研究
    3.1 軟硬復(fù)合涂層的制備方法
    3.2 涂層性能的檢測方法
        3.2.1 顯微硬度
        3.2.2 結(jié)合力
        3.2.3 微觀結(jié)構(gòu)
        3.2.4 厚度及沉積速率
    3.3 TiSiN硬涂層制備工藝參數(shù)的優(yōu)化
        3.3.1 Si靶電流對(duì)TiSiN硬涂層性能的影響
        3.3.2 Ti靶電流對(duì)TiSiN硬涂層性能的影響
        3.3.3 氮?dú)饬髁繉?duì)TiSiN硬涂層性能的影響
        3.3.4 脈沖偏壓對(duì)TiSiN硬涂層性能的影響
        3.3.5 邊緣效應(yīng)
    3.4 WS₂軟涂層制備工藝參數(shù)的優(yōu)化
        3.4.1 沉積溫度對(duì)WS₂軟涂層性能的影響
        3.4.2 靶電流對(duì)WS₂軟涂層性能的影響
        3.4.3 沉積時(shí)間對(duì)WS₂軟涂層性能的影響
    3.5 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的制備及其結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能分析
        3.5.1 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的制備工藝
        3.5.2 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的微觀結(jié)構(gòu)
        3.5.3 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的物理機(jī)械性能
    3.6 本章小結(jié)
第4章 WS2-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層的摩擦磨損特性研究
    4.1 試驗(yàn)方案
        4.1.1 試樣制備
        4.1.2 試驗(yàn)方案
    4.2 不同摩擦速度下軟硬復(fù)合涂層的摩擦磨損特性
    4.3 不同載荷下軟硬復(fù)合涂層的摩擦磨損特性
    4.4 軟硬復(fù)合涂層的磨損形貌及磨損機(jī)理
    4.5 本章小結(jié)
第5章 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層刀具的切削性能研究
    5.1 試驗(yàn)方法
    5.2 軟硬復(fù)合涂層刀具的切削性能研究
        5.2.1 切削力
        5.2.2 前刀面刀-屑摩擦系數(shù)
        5.2.3 切削溫度
        5.2.4 已加工表面粗糙度
    5.3 刀具磨損形貌及磨損機(jī)理
        5.3.1 前刀面磨損
        5.3.2 后刀面磨損
        5.3.3 討論
    5.4 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層刀具的減摩及抗磨機(jī)理
        5.4.1 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層刀具的減摩機(jī)理
        5.4.2 WS₂-WS₂/Ti-TiSiN軟硬復(fù)合涂層刀具的抗磨機(jī)理
    5.5 本章小結(jié)
第6章 結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文與獲得的獎(jiǎng)勵(lì)
英文論文
附件



本文編號(hào)：3968263