AlCrN涂层的残余热应力分析.pdf

10.3969/j.issn.1003-7292.2012.02.004 AICrN涂层的残余热应力分析 郑 伟 赵 军 李安海 崔海冰 山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室，山东济南250061 采用ANSYS有限元分析软件中的瞬态分析方法，对涂层刀具沉积过程中残余 热应力进行了仿真分析。研究了AICrN涂层残余热应力的大小、分布和影响因素。结果 表明：由于涂层与基体材料的热膨胀系数不匹配，结合面区域存在严重的应力集中；基 体材料、涂层厚度、沉积温度以及中间层的使用对残余应力有很大影响；基体材料为高 速钢时，AICrN涂层内残余应力大以压应力为主并随着涂层厚度的增加而减小；基体为 硬质合金时，残余应力相对较小，涂层内以拉应力为主并随基体钴含量和涂层厚度的增 加而减少；增加中间层可以减小残余应力。因此，通过涂层和不同基体匹配以及增加中 间层可以缓和界面应力增强界面结合强度。 AICrN涂层；有限元方法；残余应力；中间层 ThermalResidualStressAnalysisofAICrNCoating ZhengWei ZhaoJun LiAnhai Cuihaibing 国家重点基础研究发展计划资助项目(2009CB724402)；国家自然科学基金资助项目;山东大学优秀研究生科研创新 基金资助项目(yyx10012)。 郑伟 （1985-）,男，山东济宁人，硕士研究生，主要从事高效加工及数控刀具材料的研究。E-mail：zhw4616@126.com。 赵军(1967-)，男，山东济南人，教授，博士生导师，主要从事高效加工及数控刀具 （包括材料）技术、模具材料及其加工技术。 E-mail:zhaojun@。 研究课题之一。 ！能结构和沉积 基体中残余应力； 5所示径向应力： 涂层厚度f ． I1一 … 、 面应力雕 technologyofcementedcarbidetools[J].PowerMetallurgyIndustry, 2006,16(5):44-47. @@[3]JindalPC,SanthanamAT,SchleinkoferU,etal.Performanceof PVDTiN,TiCN,andTiAINcoatedcementedcarbidetoolsinturning[J]. InternationalJournalofRefractoryMetalsHardMaterials,1999,17: 163-170. @@[4]Fox-RabinovichGS,KovalevAI,AguirreMH.Designandperfor manceofAlTiNandTiAlCrNPVDcoatingsformachiningofhardto