本文針對于干切削加工中存在的切削摩擦環(huán)境惡劣、刀具易磨損等問題,提出將高硬度的CrN與摩擦性能良好的CrC結(jié)合,制備CrCN硬涂層,并將其與軟涂層WS2結(jié)合,制備一種應(yīng)用于干切削領(lǐng)域的CrCN-WS2軟硬復(fù)合涂層刀具。根據(jù)CrCN-WS2軟硬復(fù)合涂層刀具的設(shè)計理論以及制備工藝研究,制得面向綠色切削的CrCN-WS2軟硬復(fù)合涂層刀具,并將其應(yīng)用于干切削TC4鈦合金和碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,系統(tǒng)分析了涂層的制備工藝和涂層刀具的切削性能。根據(jù)涂層刀具的涂層殘余熱應(yīng)力理論,通過殘余熱應(yīng)力仿真實驗,分析了不同過渡層材料和涂層厚度的殘余熱應(yīng)力,并通過等效殘余熱應(yīng)力云圖分析了殘余熱應(yīng)力的分布規(guī)律:最小殘余熱應(yīng)力為單元體的軸線處,最大殘余熱應(yīng)力集中在基底與過渡層的粘結(jié)處,確定出最佳的過渡層材料及厚度。本文所制備研究的CrCN-WS2軟硬復(fù)合涂層刀具由基底至上依次為:過渡層Cr-0.4μm、硬涂層CrCN-1.8μm、軟涂層WS2-0.8μm。通過對CrCN硬涂層的制備工藝進(jìn)行研究,分析了CrCN硬涂層濺射沉積參數(shù)(功率、氣體流量比、溫度和氣壓)對所制備的CrCN涂層的厚度、硬度、結(jié)晶程度和表面形貌的影響,最...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 論文的研究背景和意義
    1.3 涂層刀具的分類及特點
        1.3.1 涂層的分類
        1.3.2 涂層的性能特點
    1.4 硬涂層刀具的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.5 軟涂層刀具的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
    1.6 課題的主要研究內(nèi)容
    1.7 研究框架
第二章 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的設(shè)計理論研究
    2.1 刀具基體的選擇
    2.2 涂層材料的選擇
        2.2.1 硬涂層的選擇
        2.2.2 軟涂層的選擇
    2.3 涂層結(jié)構(gòu)的設(shè)計
    2.4 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層參數(shù)的確定
        2.4.1 涂層殘余熱應(yīng)力的產(chǎn)生原因
        2.4.2 殘余熱應(yīng)力的理論建模
        2.4.3 過渡層優(yōu)選及涂層厚度確定
    2.5 本章小結(jié)
第三章 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的制備工藝研究
    3.1 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的制備工藝
        3.1.1 基體前處理
        3.1.2 涂層制備工藝
    3.2 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的性能測試方法
        3.2.1 厚度測試
        3.2.2 硬度測試
        3.2.3 結(jié)合力測試
    3.3 涂層制備工藝參數(shù)優(yōu)化
        3.3.1 制備工藝參數(shù)的優(yōu)化試驗設(shè)計
        3.3.2 濺射功率對涂層性能的影響
        3.3.3 氮氣流量對涂層性能的影響
        3.3.4 沉積溫度對涂層性能的影響
        3.3.5 沉積氣壓對涂層性能的影響
    3.4 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的制備及其性能測定
        3.4.1 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的制備
        3.4.2 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的性能測定
    3.5 本章小結(jié)
第四章 CrCN-WS₂軟硬復(fù)合涂層刀具的干切削性能研究
    4.1 切削試驗方法
    4.2 車削Ti6Al4V鈦合金試驗
        4.2.1 切削力
        4.2.2 切削熱
        4.2.3 平均摩擦系數(shù)
        4.2.4 粘結(jié)與磨損
        4.2.5 已加工表面粗糙度
        4.2.6 切屑形態(tài)
    4.3 車削碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)試驗
        4.3.1 切削力
        4.3.2 切削熱
        4.3.3 平均摩擦系數(shù)
        4.3.4 粘結(jié)與磨損
        4.3.5 切屑形態(tài)
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 總結(jié)
    5.2 展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間科研成果及獎勵



本文編號：4052371