ZrN涂層刀具材料摩擦磨損特性的研究.pdf

1、ZrN具有硬度高、熔點(diǎn)高、熱穩(wěn)定性好、優(yōu)良的耐磨性等優(yōu)點(diǎn)，本文研制開發(fā)出ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具，并對(duì)其力學(xué)性能、微觀結(jié)構(gòu)、受力分析和摩擦磨損機(jī)理進(jìn)行了深入系統(tǒng)的研究。 以YTl5和YG6硬質(zhì)合金為基體和Zr為過渡層，采用脈沖偏壓輔助沉積電弧離子鍍與離子轟擊相結(jié)合工藝成功研制開發(fā)了ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具。結(jié)果表明：T5(zrN/Zr)涂層刀具的綜合機(jī)械性能最佳：硬度為27.78 GPa，涂層與基體的結(jié)合力為70.23 N，

2、涂層厚度為5.23μm。 建立了ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具與45＃鋼高速環(huán)一塊摩擦磨損的有限元分析模型，并對(duì)摩擦過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)仿真，得出了ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具在摩擦過程中的應(yīng)力分布規(guī)律。結(jié)果表明：未涂層硬質(zhì)合金刀具的最大等效應(yīng)力和剪應(yīng)力明顯高于涂層刀具；最大主應(yīng)力位于摩擦副接觸區(qū)中心區(qū)域，最大剪應(yīng)力位于摩擦副接觸區(qū)中心偏左區(qū)域，其大小隨載荷的增大而增大，而轉(zhuǎn)速對(duì)其影響較小。 在室溫干摩擦條件下對(duì)ZrN系列涂層硬質(zhì)

3、合金刀具進(jìn)行了高速環(huán)一塊摩擦磨損試驗(yàn)，得出了ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具的摩擦磨損特性。結(jié)果表明：(1)未涂層刀具的摩擦系數(shù)和磨損率明顯高于涂層刀具的摩擦系數(shù)和磨損率，在載荷40N，轉(zhuǎn)速500 r/min條件下，未涂層刀具T1的摩擦系數(shù)為0.3899，磨損率為4.1008(×10<'-10> cm<'3>/N．m)r，而ZrN涂層刀具T5的摩擦系數(shù)為0.1990，磨損率為1.0406(×10<'-10>cm<'3>/N．m)，ZrN涂層刀

4、具有很好的減摩抗磨作用；(2)隨著載荷和轉(zhuǎn)速的增加，摩擦系數(shù)呈下降趨勢(shì)；隨著載荷的增加，磨損率呈上升趨勢(shì)；隨著轉(zhuǎn)速的增加，磨損率呈下降趨勢(shì)；(3)沉積工藝相同，基體為YT15的ZrN涂層刀具的磨損率要比基體為YG6的ZrN涂層刀具的磨損率要?。换w相同，有Zr過渡層比無Zr過渡層的減摩抗磨效果好。 通過ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具摩擦磨損時(shí)的SEM照片分析可知：ZrN系列涂層硬質(zhì)合金刀具與45＃鋼摩擦?xí)r的磨損機(jī)理是磨粒磨損和涂層