刀具涂层的研究进展

刀具涂层材料在机械切削和打磨过程中至关重要,其可以提高刀具的寿命、减少摩擦和磨损,从而提高生产效率和加工质量。文章总结了几种类型涂层的研究现状,阐述了多种元素的应用对刀具涂层种类的影响,分析了各类涂层性能的优缺点,并讨论了刀具涂层中非金属元素的应用、抗氧化涂层、纳米复合多层涂层、纳米成分梯度涂层的优势和研究现状。未来刀具涂层将更加多样化、高性能化,为刀具提供更好的性能,从而提高刀具的使用效率和寿命。

刀具的抗磨和减摩镀层

对刀具镀层发展过程的回顾表明，以提高硬度为目标的耐磨镀层已经逐步向具有自润滑功能的耐磨减摩镀层方向发展。结合我们自己的工作，给出了硫化钼、碳膜等镀层的摩擦学性能的研究结果。

涂层刀具扩散层的形成及其热传导分析

在涂层刀具的热传导分析中提出基于扩散层的热传导分析模型,综合运用Maxwll-Eucken1模型计算方法、Series model模型计算方法及多层材料的等效热导率计算方法得出涂层和扩散层的等效热导率计算公式,并计算涂层刀具的扩散层的等效热导率,在不考虑涂层和考虑刀具扩散层两种情况下用有限元仿真刀具前刀面的温度。结果表明,采用扩散层模型仿真的结果与实际测量的涂层刀具的温度更接近。运用此方法可以为切削加工中涂层刀具材料的选择和设计提供比较准确的理论依据。

基于原子沉积法的纳米Al2O3涂层微织构刀具刀-屑界面间摩擦系数研究

采用原子沉积法(Atomic Layer Deposition,ALD)分别在点状微织构和条状微织构YT5硬质合金刀具(微织构刀具)上制备了纳米Al 2O 3涂层,通过直角切削实验研究了纳米Al 2O 3涂层对微织构刀具刀-屑界面间摩擦系数的影响,并将纳米Al 2O 3涂层微织构刀具与微织构刀具、YT5硬质合金刀具进行对比。结果表明,微织构能降低刀具刀-屑界面间的摩擦系数;纳米Al 2O 3涂层能进一步降低微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数,其中厚度为100 nm的Al 2O 3涂层微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数最小,当点状微织构间距为0.15 mm时摩擦系数值最优,当条状微织构方向垂直于主切削刃时摩擦系数值最优;刀具刀-屑界面间的摩擦系数随着切削速度的增加而增大。纳米Al 2O 3涂层与微织构相结合将刀-屑界面间的摩擦由滑动摩擦转变为滑动-滚动复合摩擦的形式,降低了微织构刀具刀-屑界面间的摩擦系数,改善了摩擦性能,有利于提高刀具耐用度。