本文關鍵詞：多弧離子鍍刀具復合涂層的制備與性能研究

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【摘要】：隨著機械制造行業(yè)的高速發(fā)展,對切削加工刀具的要求也隨之提高,刀具涂層工藝使刀具綜合性能和加工效率的提升愈發(fā)明顯�；赥iAlN涂層優(yōu)良的耐磨損性能、抗氧化性和硬度,本文對多元氮化物TiAlN復合涂層進行了研究,在硬質合金和高速鋼兩種基體上制備涂層并分析性能。通過對多弧離子鍍技術原理的研究,設計基準實驗涂層：打底層為TiN,工作層為TiAIN。在對比實驗中引入梯度工藝結構的設計理念：第一步對比實驗是通過漸進式改變轟擊清洗基體并初步鍍打底層TiN的偏置電壓區(qū)分于傳統(tǒng)工藝的偏置電壓直降；第二步對比實驗在第一步梯度偏置電壓工藝基礎之上,設計中間過渡層TiN+TiAlN來制造梯度涂層結構。最后采用多弧離子鍍技術制備了符合梯度設計理念的TiAlN復合涂層：涂層由底層TiN、中間過渡層TiN+TiAlN以及工作層TiAlN組成。本文探討了基體偏置電壓梯度變化和加入中間過渡涂層兩種工藝對硬質合金和高速鋼基體涂層的厚度、硬度以及膜基結合力的影響,從這兩種工藝的對比實驗中得到結論：基體偏置電壓梯度下降能有效改善TiN打底層性能,增加其厚度,對涂層整體膜基結合力的影響在高速鋼基體上尤為顯著,對于硬質合金基體涂層性能也有提升；加入中間過渡層形成涂層梯度結構,直接加大了涂層整體厚度,對于涂層應力變化和整體性能改善略有提升。并且同等工藝參數(shù)條件下硬質合金基體涂層性能優(yōu)于高速鋼基體涂層。
【關鍵詞】：刀具涂層 多弧離子鍍 TiAlN 偏置電壓 結合力
【學位授予單位】：北京交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG174.4
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 引言11-26
• 1.1 研究背景11
• 1.2 刀具涂層材料及其分類11-15
• 1.2.1 硬涂層12-14
• 1.2.2 軟涂層14-15
• 1.3 刀具涂層結構15-16
• 1.4 刀具涂層常用制備方法16-22
• 1.4.1 化學氣相沉積法(CVD)16
• 1.4.2 物理氣相沉積法(PVD)16-22
• 1.5 TlALN涂層國內外研究現(xiàn)狀22-24
• 1.6 論文研究目的和內容24-26
• 2 多弧離子鍍26-32
• 2.1 真空陰級電弧沉積技術的原理26-27
• 2.2 多弧離子鍍工藝參數(shù)27-31
• 2.2.1 弧電流27-28
• 2.2.2 弧電壓28
• 2.2.3 轟擊電壓28
• 2.2.4 基體偏置電壓28-29
• 2.2.5 鍍膜溫度29
• 2.2.6 氬離子轟擊時間29
• 2.2.7 主弧轟擊時間29-30
• 2.2.8 鍍膜時間30
• 2.2.9 壓強30
• 2.2.10 氮氣分壓30-31
• 2.3 多弧離子鍍技術的特點31-32
• 3 涂層及實驗設計32-41
• 3.1 涂層設計原理32
• 3.2 實驗設計方案32-34
• 3.2.1 偏壓梯度變化33
• 3.2.2 涂層成分結構梯度變化33-34
• 3.2.3 涂層性能檢測34
• 3.3 涂層實驗設備34-37
• 3.3.1 鍍膜室35
• 3.3.2 蒸發(fā)離化源35
• 3.3.3 真空系統(tǒng)35-36
• 3.3.4 供氣系統(tǒng)36
• 3.3.5 冷卻水系統(tǒng)36
• 3.3.6 電氣系統(tǒng)36-37
• 3.4 實驗工藝37-41
• 3.4.1 工件鍍膜前處理37
• 3.4.2 鍍膜過程37-41
• 4 多弧離子鍍復合涂層的偏壓梯度變化研究41-52
• 4.1 高速鋼基體涂層性能對比43-47
• 4.1.1 涂層分層厚度43-44
• 4.1.2 涂層分層顯微硬度44-45
• 4.1.3 涂層膜基結合力45-47
• 4.2 硬質合金基體涂層性能對比47-52
• 4.2.1 涂層分層厚度47-49
• 4.2.2 涂層分層顯微硬度49-50
• 4.2.3 涂層膜基結合力50-52
• 5 弧離子鍍復合涂層的結構梯度變化研究52-63
• 5.1 高速鋼基體涂層性能對比54-58
• 5.1.1 涂層分層厚度54-55
• 5.1.2 涂層分層顯微硬度55-56
• 5.1.3 涂層膜基結合力56-58
• 5.2 硬質合金基體涂層性能對比58-63
• 5.2.1 涂層分層厚度58-59
• 5.2.2 涂層分層顯微硬度59-60
• 5.2.3 涂層膜基結合力60-63
• 6 結論63-64
• 參考文獻64-66
• 作者簡歷66-68
• 學位論文數(shù)據(jù)集68

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本文編號：555167