TiAlSiN涂层刀具的发展与应用.pdfVIP

试验 研究 TiA1SiN 涂层刀具的发展与应用* 朱鹏志，朱 颖，李刘合 (北京航空航天大学 机械工程及 自动化学院，北京 100191) 摘 要：为满足更加复杂的工业应用需求 ，在现有刀具涂层 中添加其他元素来改善涂层 的力学性能， 成为 目前刀具涂层领域研究的热点。用多弧离子镀和磁控溅射等PVD方法，在 TiAlN基 中加入 si元素 制备的TiA1SiN刀具涂层具有特殊的纳米结构，表现 出了更加优异的力学性能、热稳定性和抗氧化性 ，适 合于高速和干式切削，引起 了极大的关注，具有广泛的应用前景 。本文对 TiA1SiN 刀具涂层的组织结构、 性能特点和制备方法，以及 TiAlSiN涂层刀具的应用做 了系统的介绍。 关键词：PVD；TiA1SiN；涂层刀具；力学性能；纳米结构 中图分类号：TB43；TG7l1 文献标志码 ：A Developm entandApplicationofTiAlSiN CoatedTools ZHU Pengzhi，ZHU Ying，LILiuhe (SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeiHangUniversity，Beijing100191，China) Abstract：Inordertomeetthedemandsofmorecomplexindustrialapplications，addingotherelementsinthetraditional coatingtoimprovecoatingperformancebecomesahotresearch field．TiA1SiN coatingsdepositedbyaddingSielementin TiA1N—basedcoatingsthroughphysicalvapourdeposition(PVD)hasaspecialnanostructure．Itexhibitsveryoutstanding mechanicalproperties，thermalstabilityandoxidationresistanceinhigh speedanddrycutting，thereforeitattractedagreat attentionandhasbroadapplicationprospects．Inthiswork，themicrostructureandmechanicalproperties，preparation，and applicationoftheTiA1SiN coatedcuttingtoolsweresystematicallyintroduced． Keywords：PVD，TiA1SiN，coatedcuttingtool，mechanicalproperties，nanostructure 涂层刀具是将刀具基体与硬质薄膜表层接合 ， 当切削区域的大部分切削热向外传递 比较慢时，切 有效地保持并显现 了基体与涂层各 自的优点，从而 削区域的温度高于 TiAlN涂层 的抗氧化温度 ，促使 可以提高加工效率和加工精度 ，延长刀具使用寿命 ， 刀具涂层的薄膜结构发生变化 ，致使涂层的力学性 降低生产成本 ，以及提高刀具表面抗氧化能力等；因 能瞬时剧烈下降，最终将导致刀具失效 。 此 ，极大地改善了刀具性能。据统计 ，80 以上的切 由于刀具涂层性能与其组织结构及化学成分有 削加工使用了涂层刀具[1]，8O 以上的硬质合金刀 着密切 的关系，在现有涂层 中添加其他元素 (包括 具及高性能高速钢刀具是涂层刀具 ，数控机床上所 Cr、Si、V和 B等元素 ])以提高涂层 的力学性能， 用切削刀具的 9O 以上都采用了表面涂层技术_2]。 使涂层 的化学成分向多元化发展 ，已引起众 多学者 目前，刀具涂层技术已经成为提升制造业技术水平 的关注。在 TiSiN 涂层结