《金属功能材料.docVIP

（2012届）课程论文 摘 要 Abstract With modern machining developing toward high speed．High efficiency,high precision，intelligent and environmentally friendly along with the continuous emerging of the difficult—to—machine material，the demand for material performance of cutting tool becomes higher and higher．Because of its high hardness，good wear resistance，excellent thermal stability and applicability,the coated cemented carbide tool is now widely used in metal cutting area and becoming one of the most ideal cutting tools to research and develop around the world．utting, Hardness, Good wear resistance 第一章 绪论 1.1 引言 硬质合金作为一种工具材料，由于其具有高硬度、高强度、高弹性模量、耐磨损和耐腐蚀等性能，已广泛应用于各种切削工具、矿用工具和耐磨耐蚀零部件。硬质合金切削刀具表面涂层技术是应市场需求发展起来的材料表而改性技术。采用涂层技术可以有效地提高切削刀具的使用寿命，使刀具获得优良的综合力学性能，从而大幅度提高机械加工效率。因此涂层技术与材料切削加工工艺一起被称为刀具制造领域的二大关键技术。 涂层刀具是近 20 年以来发展最快的新型刀具，涂层工艺越来越成熟。所谓硬质合金涂层[1]，是指在硬质合金表面涂覆一层硬度和耐磨性很高的物质。在刀具基体上涂覆一层或多层硬度高、耐磨性好的金属或非金属化合物薄膜(如 TiC, TiN, A12O3等)组成的涂层刀具，能较好的解决刀具存在的强度和硬度之间的盾，这是切削刀具发展的一次革命[2]。发展形式多样、不同组合的多层涂层及优化的复合涂层成为刀具涂层发展的新前景。 1.2 涂层刀具的研究现现状 目前常用的刀具涂层材料主要为各种硬质氮化物、氧化物、碳化物和硼化物陶瓷。这些涂层都具有很高的硬度，优异的耐热性，耐氧化性和耐腐蚀性。它们的性能如表所示。 表 1.1 各种涂层材料的性能 Table 1.1 The performance of different coating material 材料 密度 熔点 硬度 弹性模量 热导率 热膨胀率 g/cm3 0C GPa GPa W/(m.k) 10-6C-1 TiC 4.9 3150 32 500 0.1722/0.2520 7.7 TiN 5.2 2950 21 260 0.2940 9.3 Al2O3 3.9 2050 23 530 0.3024 8.0 高速钢 8～9 1500 8～9 200 0.5880 11～12 TiN 是使用最为广泛的刀具涂层材料，它具有硬度高、摩擦系数低及良好的韧性，很高的热硬度的特性，适用于高速切削[3]。TiN 涂层刀具主要用于高速切削或加工较高硬度的材料，如正火材料和调制材料的切削加工、沥青材料的滚切以及螺纹加工的钻削加工。Al2O3涂层具有良好的机械性能，极好的热硬性和化学稳定性，Al2O3涂层刀具的牙洼面磨损速度较低。一般在 Al2O3涂层和基体间加一层 TiC 和 TiN，可以提高耐磨性，而且可以防止高温下 Co、W 等元素从硬质合金基体中向涂层扩散，从而改善涂层与基体的结合性能。 1.3 涂层硬质合金刀具的特点 (1) 力学和切削性能好，涂层刀具将基体材料和涂层材料的优良性能结合起来， 既保持了基体良好的韧性和较高的强度，又具有涂层的高硬度、高耐磨性和低摩擦系数。因此，涂层刀具的切削速度比未涂层刀具可提高2倍以上，并允许有较高的进给量。与未涂层刀具相比，涂层刀具的寿命可提高一倍。 (2) 通用性强涂层刀具通用性广，明显扩大了