TiAlN涂層梳刀膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)-沖擊復合工藝研究.pdf

1、當今世界，油氣資源愈加緊缺，開采環(huán)境愈發(fā)惡劣。鎳基高溫合金是該環(huán)境下理想的油井管材料，國際通行的加工鎳基合金油套管管螺紋的刀具是硬質(zhì)合金管螺紋涂層梳刀。由于刀具所處工況復雜，致使涂層刀具膜-基系統(tǒng)性能與減摩潤滑狀態(tài)差，刀具壽命短，加工效率低。為此，改善涂層刀具的膜-基系統(tǒng)性能與摩擦磨損狀態(tài)具有極其重要的意義。
　　針對涂層梳刀膜-基系統(tǒng)與摩擦磨損性能提升的需求，本文提出基于TiAlN涂層梳刀膜-基系統(tǒng)的激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝，即

2、涂層梳刀基體激光微織構(gòu)與其涂層表面激光沖擊強化的復合工藝。為了探究該復合工藝思想，本文開展了硬質(zhì)合金TiAlN涂層梳刀的膜-基系統(tǒng)性能與摩擦磨損狀態(tài)探索性試驗研究。主要內(nèi)容有:
　　首先，在刀具基體上進行了激光微織構(gòu)的加工。采用光纖激光器，在硬質(zhì)合金刀具基體上進行了不同工藝參數(shù)的微凹坑織構(gòu)，分析了加工功率、加工次數(shù)與掃描路徑等工藝參數(shù)對微凹坑尺寸及形貌的影響。結(jié)果顯示:激光加工功率7W，加工次數(shù)3～5次，光斑走封閉式阿基米德螺旋線

3、在所選用的參數(shù)中較為合適。
　　其次，探討了膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝對TiAlN涂層刀具膜-基系統(tǒng)匹配性能的影響。采用PVD技術(shù)對微織構(gòu)刀具表面進行了TiAlN涂層的沉積，再利用納秒激光對該基體微織構(gòu)涂層刀具的涂層表面進行激光沖擊強化，分析了膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝對涂層刀具表面殘余應力與顯微硬度的影響規(guī)律。結(jié)果顯示:TiAlN涂層梳刀膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝使涂層刀具的表面殘余應力與顯微硬度得到了明

4、顯改善。
　　最后，研究了膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝對TiAlN涂層刀具膜-基結(jié)合力與摩擦磨損性能的影響。分析了膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝對涂層刀具膜-基結(jié)合力、摩擦系數(shù)與磨痕形貌的影響。結(jié)果顯示:單一刀具基體微織構(gòu)工藝，合適的微凹坑幾何形貌特征使涂層表面的摩擦系數(shù)更加穩(wěn)定;與基體微織構(gòu)工藝相比，膜-基系統(tǒng)激光微織構(gòu)/沖擊復合工藝對膜-基結(jié)合力有明顯提高，但并未使涂層刀具表面摩擦系數(shù)與磨痕形貌得到進一步改善;與傳統(tǒng)