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钛合金切削用Ti_1-xAl_xN涂层的制备及其切削性能研究^*

隋旭东 , 李国建 , 王强 , 秦学思 , 周向葵 , 王凯 , 左立建

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00454

采用磁控溅射法制备了不同Al含量的Ti_1-xAl_xN涂层. 经XRD, SEM, EDX和纳米压痕仪分析发现, Al含量在0.50~0.58 (原子分数, 下同)之间时, Ti_1-xAl_xN涂层为(111)择优生长的fcc结构. 当Al含量增加到0.63时, 涂层中有六方纤锌矿结构的AlN生成, 涂层硬度降低. 另外, 随着Al含量的增加, 涂层表面颗粒尺寸变大, 涂层变疏松. 钛合金切削实验表明, 涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃. 在低速切削(65 m/min)时, Ti_0.50Al_0.50N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具, 并且都好于Ti_0.42Al_0.58N和Ti_0.37Al_0.63N涂层刀具. 在高速切削(100 m/min)时, Ti_0.50Al_0.50N涂层刀具有最好的切削性能, 其切削距离比无涂层刀具提高4倍多. 这主要因为Ti_0.50Al_0.50N涂层表面致密、硬度高, 在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.

关键词: Ti1-xAlxN , 磁控溅射 , 硬质涂层 , 钛合金切削 , 磨损机理

钛合金切削用Ti1-xAlxN涂层的制备及其切削性能研究

隋旭东 , 李国建 , 王强 , 秦学思 , 周向葵 , 王凯 , 左立建

金属学报 doi:10.11900/0412.1961.2015.00454

采用磁控溅射法制备了不同A1含量的Ti1-xAlxN涂层.经XRD,SEM,EDX和纳米压痕仪分析发现,Al含量在0.50～0.58(原子分数,下同)之间时,Ti1xAlxN涂层为(111)择优生长的fcc结构.当Al含量增加到0.63时,涂层中有六方纤锌矿结构的AlN生成,涂层硬度降低.另外,随着Al含量的增加,涂层表面颗粒尺寸变大,涂层变疏松.钛合金切削实验表明,涂层刀具的磨损形式主要为黏结磨损和崩刃.在低速切削(65 m/min)时,Ti050Al050N涂层刀具的切削性能略好于无涂层刀具,并且都好于Ti0.42Al0.58N和Ti0.37Al0.63N涂层刀具.在高速切削(100 m/min)时,Ti0.50Al0.50N涂层刀具有最好的切削性能,其切削距离比无涂层刀具提高4倍多.这主要因为Ti0.50Al0.50N涂层表面致密、硬度高,在钛合金切削时形成的切屑瘤致密而整齐.

关键词: Ti1-xAlxN , 磁控溅射 , 硬质涂层 , 钛合金切削 , 磨损机理

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