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1、工藝與檢測(cè)Techn0IogyandTiAIN涂層刀具的抗高溫特性研究劉愛(ài)華①鄧建新①顏培①劉文清②(①山東大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，山東濟(jì)南250061；②山東法因數(shù)控機(jī)械股份有限公司，山東濟(jì)南250101)摘要：對(duì)生產(chǎn)中使用較多的多弧離子鍍Ti0．45A10．55N涂層進(jìn)行了高溫特性研究。采用SEM、EDS、XRD等方法考察了高溫后的涂層表面并分析了涂層的失效機(jī)理，最后考察了溫度對(duì)硬度的影響。結(jié)果表明：TiAIN涂層的最高抗氧化溫度可達(dá)800oC；氧化及涂層與基體的熱漲適配是涂層失效的主要原因；并得知TiAIN
2、涂層刀具在高溫下仍能保持高硬度。關(guān)鍵詞：TiAIN涂層刀具高溫特性氧化硬度中圖分類號(hào)：TG711文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：AElevatedTemperatureResistancesPropertiesResearchofTheTiAINCoatingToolsLIUAihua①DENGJianxin①YANPei①LIUWenqing②，，，(~DepartmentofMechanicalEngineering，ShandongUniversity，Jinan250061，CHN；@ShandongFinCNCMac
3、hineCo．，Ltd．，Jinan250101，CHN)Abstract：TheelevatedtemperaturepropertiesofTi0．45A10．55Ncoatingdepositedbymulti—arciondepositionwerestudied．SEM，EDSandXRDwereadoptedtoobservethesurfaceandanalyzedmechanismofthecoatingfailureaswellastheinfluenceoftemperatureonth
4、ehardness．TheresultsshowthatthehighestoxidationresistanttemperatureoftheTiA1Ncoatingcanreach800~C；Oxidizationandtheunmatchingofexpansioncoeficientsbetweencoatingandsubstratearethemainreasonsforcoatingfailure；Atthesametime，theconclusionisthatthecoatinghashi
5、ghhardnessunderelevatedtemperature．Keywords：TiA1N；CoatingTools；ElevatedTemperatureProperties；Oxidation；HardnessTiA1N薄膜是在TiN基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種Ti系溫實(shí)驗(yàn)。WC+Co硬質(zhì)合金基體，多弧離子鍍方法鍍新型多元薄膜涂層材料。它具有高硬度、高的氧化溫層，涂層成分為Ti0．45A10．55N。度、好的熱硬性、附著力強(qiáng)、摩擦系數(shù)小、導(dǎo)熱率低等優(yōu)將刀片材料放入電阻爐(型號(hào)為KSY12—16)于良特性
6、j，是硬質(zhì)合金涂層刀具中應(yīng)用最廣泛的涂空氣中分別加熱到200℃，400℃，500qC，600℃，700層材料之一。℃，800℃，900℃，并保溫1h，再通過(guò)SEM、EDS方法隨著綠色設(shè)計(jì)和制造在機(jī)械加工行業(yè)內(nèi)的推廣，檢測(cè)并分析試樣高溫后的微觀形貌及抗高溫的機(jī)理；在金屬切削中一般使用高速的干式切削。因此刀具必最后對(duì)涂層材料進(jìn)行x射線衍射分析，研究涂層刀具須能夠承受高溫環(huán)境，而TiA1N涂層刀具正好滿足這的抗高溫氧化溫度及氧化產(chǎn)物。一要求。由于Al元素的存在，TiA1N涂層刀具在使用2實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論過(guò)程中的高溫
7、作用下，其表面可生成一層化學(xué)性能非常穩(wěn)定的A1O薄膜，保護(hù)涂層不被繼續(xù)氧化，這是2．1不同實(shí)驗(yàn)溫度后的微觀形貌TiA1N涂層刀具能夠應(yīng)用于高速干切削以及一些難加圖1為TiA1N涂層在不同實(shí)驗(yàn)溫度后的SEM形工材料的重要原因。因此，關(guān)于TiA1N涂層刀具的貌。從圖中可以看出，涂層經(jīng)過(guò)500c【=、600oC和700研究中，抗高溫特性成為研究熱點(diǎn)。qC的高溫后，涂層的微觀形貌變化不大。但是可以明顯地看出隨著溫度的升高，涂層表面組織更加致密，到1實(shí)驗(yàn)方法700cc時(shí)幾乎完全覆蓋了基體上的磨痕。到800oC選用工業(yè)
8、生產(chǎn)中常用的TiA1N涂層刀片進(jìn)行抗高國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)日(2009AA044303)“th東省杰出青年基金”資助；泰LLI學(xué)者專項(xiàng)基金資助?u平籌，剮Techn0IogyandTesf工藝與檢測(cè)時(shí)，涂層開始剝落，而003區(qū)域有白色晶體析出。表1圖2為TiA1N涂層經(jīng)過(guò)不同溫度后的x射線衍射為圖1d中001、002和003區(qū)域的EDS分析結(jié)果。從分析結(jié)果。由圖中可以看出，在室溫下，除了TiA1N的分析結(jié)果可
