B和Si掺杂对CrAlN涂层结构和切削钛合金寿命的影响

目的 CrAlN涂层以其优异的抗氧化性能被广泛应用于切削刀具涂层领域,针对CrAlN涂层热稳定性较低,在超过900℃后会发生热分解,导致其力学性能显著下降的问题,通过B、Si共掺杂方法改善CrAlN涂层的性能。方法 采用阴极弧蒸发方法制备Cr_(0.42)A1_(0.58)N、Cr_(0.35)Al_(0.59)B_(0.06)N、Cr_(0.37)Al_(0.54) Si_(0.09)N涂层,借助X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、纳米压痕仪,通过划痕和切削实验研究B和Si掺杂对CrAlN涂层晶体结构、硬度、结合力、热性能和切削寿命的影响。结果 Cr_(0.42)A1_(0.58)N和Cr_(0.35)A1_(0.59)B_(0.06)N涂层为单相立方结构,Cr_(0.37)Al_(0.54)Si_(0.09)N涂层为立方和六方的两相结构;Cr_(0.42)A1_(0.58)N、Cr_(0.35)Al_(0.59)B_(0.06)N、Cr_(0.37)A1_(0.54)Si_(0.09)N涂层的硬度分别为(29.8±1.5)、(36.9±1.4)、(33.8±1.6)GPa,与基体的结合力分别为116.2、58.3、58.0 N;通过B和Si掺杂抑制了CrAlN涂层的热分解过程,Cr-N键的断裂起始温度由Cr_(0.42)A1_(0.58)N的1 000℃提高到Cr_(0.35)Al_(0.59)B_(0.06)N的1 200℃和Cr_(0.37)Al_(0.54)Si_(0.09)N的1 100℃;在1 100℃下氧化15 h后,Cr_(0.42)A1_(0.58)N、Cr_(0.35)Al_(0.59)B_(0.06)N、Cr_(0.37)Al_(0.54)Si_(0.09)N涂层的氧化层厚度分别为2.38、1.80、0.53μm。结论 通过B和Si掺杂提高了CrAlN涂层的力学性能、热稳定性和抗氧化性,其中CrAlBN涂层呈现出最优异的热稳定性和切削性能,CrAlSiN涂层的抗氧化性最佳。

PCBN刀具车削镍基高温合金GH4169再生颤振仿真与试验研究

针对PCBN刀具车削镍基高温合金GH4169中颤振对加工效率和质量的影响,建立一种根据切削参数有效判定切削状态的方法。首先建立了二自由度外圆车削再生颤振模型,然后利用锤击法对数控车床的刀具系统进行模态试验,测定了1阶频率、模态阻尼、模态刚度、模态质量等模态参数;设计了二自由度外圆车削再生颤振MATLAB/Simulink仿真模型,根据仿真结果预测了稳定极限切削深度和颤振的主振方向。最后利用PCBN刀具进行变切深试验。试验结果表明,仿真模型正确。