《面向乾切削的軟塗層納織構自潤滑刀具的基礎研究》是依託山東大學，由鄧建新擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：面向乾切削的軟塗層納織構自潤滑刀具的基礎研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：鄧建新
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
將軟塗層和納織構兩種減摩效應有機結合，提出全新的面向乾切削的軟塗層納織構自潤滑刀具的概念、設計思路和若干關鍵科學問題。其主要原理是在刀具前刀面刀-屑接觸區加工出納米級織構，在納織構中沉積WS2固體潤滑劑軟塗層，製備出軟塗層納織構自潤滑刀具，使刀具表面硬質耐磨相與軟質潤滑相相互交替共存，乾切削時在刀-屑界面形成穩定的邊界潤滑層，達到改善乾切削過程摩擦潤滑狀態的目的。通過對納織構的設計、納織構表面沉積固體潤滑劑的成形機理、工藝和調控方法研究，建立軟塗層納織構自潤滑乾切削刀具的設計理論；通過對軟塗層自潤滑和納織構自潤滑雙重功能的耦合作用機制的研究，闡明納織構對固體潤滑劑存儲和釋放的影響規律，分析刀具表面潤滑膜的形成機制及其磨損過程的演變規律，揭示其減摩和抗磨機理，構建面向乾切削的軟塗層納織構自潤滑刀具的理論和技術體系。為指導乾切削刀具的設計和發展新的乾切削刀具的潤滑方法提供重要的理論基礎。
結題摘要
將軟塗層和微織構技術相結合，提出了全新的軟塗層微織構自潤滑刀具的概念和設計思路，研製開發出具有軟塗層自潤滑和微織構自潤滑雙重功能的軟塗層微織構自潤滑刀具。建立了軟塗層微織構自潤滑刀具切削力和切削溫度的理論模型，分析了刀具表面微織構和刀具表面軟塗層對切削力和切削溫度的影響規律，結果表明：微織構能夠減小刀-屑接觸長度，軟塗層能夠降低刀具前刀面刀-屑接觸區的平均剪下應力，兩者均能降低切削力和切削溫度。研究了飛秒雷射在刀具表面加工微織構的製備工藝，探索各個工藝參數對加工微織構的影響，成功製備出微織構刀具。系統研究在微織構刀具表面進行固體潤滑劑塗層的PVD製備工藝，探索不同塗層工藝參數對軟塗層性能的影響，確定了微織構表面進行WS2軟塗層的最佳製備工藝參數，製備出了軟塗層微織構自潤滑刀具。系統研究了軟塗層微織構自潤滑刀具的摩擦磨損特性和切削性能，闡明了微織構和軟塗層對刀具摩擦磨損特性和切削性能的影響規律，揭示了軟塗層微織構自潤滑刀具的潤滑作用機理，即：微織構刀具表面塗覆有軟塗層，可在刀-屑界面形成邊界潤滑層，可減小刀-屑界面之間的摩擦；微織構可減小刀-屑接觸面積，降低切削力和切削溫度；刀具表的微織構增加軟塗層與基體間的接觸面積，提高了軟塗層的界面結合強度；微織構還能夠收集磨損的潤滑塗層，進而提供二次潤滑。 本課題的相關研究成果已發表基礎理論研究論文27篇，其中：國際刊物20篇，被SCI收錄20次，獲國家發明專利授權5項。本項目研究的理論成果獲山東省高等學校優秀科研成果一等獎和二等獎各一項(自然科學獎)；已培養畢業博士生4名和碩士生2名，達到了預期目標。
