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切削刀具多层涂层的力学特性和耐磨性



  • 耐磨性
    脆性涂层材料表面在摩擦过程中发生断裂、剥离及破碎,这时涂层的耐磨性主要取决于材料的抗脆断能力。因此,增加材料的强度和断裂韧性可提高其耐磨性。
    考虑到材料的品质因素(此处不考虑摩擦区的温度及化学磨损等影响,若考虑温度影响时需进行修正),涂层材料的耐磨性WR可表示为:
    WR=KIC0.5E-0.8HV1.43 (4)
    式中:WR为耐磨性;KIC为断裂韧性(MPa·m½); E为弹性模量(GPa) ; HV为硬度(GPa)。
    下表列出了根据式(4)计算得到的4种涂层的耐磨性。从中可以看出,TiN/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC涂层耐磨性最好,其结果与切削试验结果相-致。
    切削试验结果表明,所考察的4种涂层中TiN/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC涂层刀具的使用寿命最长。
    表1 涂层的力学特性和耐磨性
    涂层 pi
    (mN)
    pf
    (mN)
    KIC
    (MPa·m½)
    WR
    TiN 3.13 11.1 1.51 1.08
    TiN/Ti(C,N)/TiC 7.50 16.4 2.18 1.42
    TiN/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC - 35.5 3.40 1.61
    TiN/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC - 56.3 3.90 1.84
  • 3 结论

    1. 涂层中裂纹的形成同载荷与压入深度曲线上的台阶有很好的对应关系。
    2. 用载荷与压入深度的平力曲线和载荷与压入深度曲线可完整地描述涂层材料的力学特性。载荷与压入深度曲线上的台阶可用于描述涂层的断裂失效,而载荷与压入深度的平方曲线上的沉线段可用于描述多层涂层的界面变化.涂层的断裂失效和界面变化可用临界载荷pf和pi分别描述。
    3. 多层涂层具有较高的硬度、断裂韧性和耐磨性。随涂层层数的增加,其极限载荷pf和pi值趋于增大。其中TiN/Ti(C, N)/TiC/Ti (C, N)/TiC/Ti(C, N)/TiC涂层的力学性能和耐磨性最好。

    来源:机械社区 作者:机械社区 时间:2008-04-01 点击:
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