pvd+ticralnaltin刀具涂层高频疲劳性能研究

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1、PVDTiCrAlN/AlTiN刀具涂层高频疲劳性能研究王宁昌，程鑫，姜峰，徐西鹏（华侨大学制造工程研究院，福建厦门361021）摘要：通过涂层划擦试验比较了PVDTiCrAlN和AlTiN两种刀具涂层与基体的结合强度，利用超声辅助振动的方式，用金刚石压头对两种涂层进行不同振幅下的高频冲击试验。采用扫描电子显微镜（SEM）和3D轮廓仪等对冲击后涂层的表面破坏形式和压痕形状进行检测，比较两种涂层的抗冲击能力，分析了涂层冲击失效机理。结果表明，TiCrAlN要比AlTiN涂层与基体界面处的结合力好；涂层在受到冲

2、击时产生侧向裂纹和径向裂纹等疲劳失效形式；涂层在冲击载荷下受到的最大拉应力靠近冲击中心接触区边界；TiCrAlN和AlTiN涂层硬度相近，TiCrAlN比AlTiN涂层抗冲击韧性好，原因可能是：TiCrAlN要比AlTiN涂层与基体界面处的结合力好，涂层与基体界面的结合力影响了刀具涂层的抗冲击疲劳强度。关键词：涂层；划擦试验；结合力；高频冲击；疲劳失效StudyonHigh-FrequencyFatiguePropertiesofPVDTiCrAlN/AlTiNCoatingofCuttingToolWAN

3、GNingchang,CHENGXin,JIANGFeng,XUXipeng(InstituteofManufacturingEngineeringofHuaqiaoUniversity,Xiamen361021,China)Abstract:TheadhesionstrengthofPVDTiCrAlNandAlTiNcoatingwiththesubstrateiscomparedthroughcoatingscratchtests.BasedonUltrasonicvibration-assisted

4、mode,high-frequencyimpactingtestswithdiamondindenteratdifferentamplitudesonTiCrAlNandAlTiNcoatingofcuttingtoolarecarriedout.Themicrostructureandmorphologyareobtainedbyscanningelectronmicroscopy(SEM)and3Dprofiler.Thefailuremechanismofcoatingunderimpactingis

5、analyzed,andthehighfrequencyfatiguepropertiesofthetwocoatingarecompared.TheresultsshowthattheadhesionstrengthofTiCrAlNcoatingwiththesubstrateisbetterthanthatofAlTiNcoating;thecoatingiseasiertoemergethefatiguedamageundertheimpactloading;themaximumtensilestr

6、essoccursclosetheedgeofthecontactzoneofimpactcenter;forthesamehardnessofcoating,thehigh-frequencyfatiguepropertiesofTiCrAlNcoatingisbetterthanAlTiNcoatingduetobetteradhesionstrength,andtheadhesionstrengthofthecoatingandsubstrateinterfaceaffectstheimpactfat

7、iguestrengthofcuttingtoolcoating.Keywords:coating,scratchtest,adhesionstrength,highfrequencyimpact,fatiguefailure随着现代工业的发展，越来越多耐磨、耐热、高硬度的工程材料被开发出来，工件材料水平的提高，必然导致加工过程中刀具加速磨损。从高速钢刀具到硬质合金刀具，到超硬材料刀具，再到涂层硬质合金刀具、多元复合涂层刀具，刀具技术的发展十分迅速。刀具水平发展至今，拥有优越的性价比和综合性能基金项目：国家

8、自然科学基金面上项目（51475173）；福建省高校产学研合作科技重大项目（2014H6018）；华侨大学青年教师科研提升资助计划（13J0521）；福建省高校杰出青年科研人才培育计划（JA14013）。作者简介：王宁昌，男，博士研究生；主要研究方向：高效精密加工。E-mail：1300705014@hqu.edu.cn。1}jE头女层月片超j发±}统Ⅻ力杖的多元复合涂层硬质合金刀具成为首选。刀具涂层的高硬度一方