《AlCrN/SiNx納米多層塗層刀具的超晶格結構與高溫特性研究》是依託安徽工業大學，由張世宏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：AlCrN/SiNx納米多層塗層刀具的超晶格結構與高溫特性研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張世宏
- 依託單位：安徽工業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
納米多層塗層刀具因具有超高硬度和優異的高溫穩定性受到關注，但在高速加工方面的套用基礎研究很少，深入研究塗層刀具高速切削機理是實現納米多層塗層刀具性能穩定化和普及套用的關鍵。本項目採用複合物理氣相沉積方法，設計高溫性能優異的寬溫域高鋁AlCrN/SiNx不同Al/Cr比、Si含量和調製周期的多層超硬膜，對塗層的顯微結構、硬度、韌性、高溫時效、高溫氧化和擴散、摩擦、高速切削性能進行系統的研究，獲得Al/Cr比、Si含量和調製參數對納米多層超硬膜的超晶格結構和寬溫域摩擦學性能影響的規律，多層塗層在高溫環境過程中的顯微結構演化規律和表面界面行為，及影響塗層刀具高速加工性能的行為和機理。本項目的研究目標在於獲得高速加工用低成本高性能納米多層塗層刀具的製備理論、製備方法和加工工藝技術。本項目的研究成果對於豐富納米多層塗層刀具切削理論有重要學術價值；項目的研究成果將使得刀具塗層的高速切削性能得到提升。
結題摘要
納米多層塗層刀具因具有超高硬度和優異的高溫穩定性受到關注，但在高速加工方面的套用基礎研究很少，深入研究塗層刀具高速切削機理是實現納米多層塗層刀具性能穩定化和普及套用的關鍵。本項目採用複合物理氣相沉積方法，設計出高溫性能優異的寬溫域不同Al/Cr比、Si含量和調製周期的多層超硬膜，對塗層的顯微結構、硬度、韌性、摩擦、高速切削性能進行系統的研究，探討Al/Cr比、氮氣含量和調製參數對納米多層超硬膜的超晶格結構和力學性能影響的規律以及塗層刀具高速加工性能的行為和機理。結果如下：（1）AlCrN多元塗層結構主要是超晶格結構，塗層相結構包括主要CrN相和(Al,Cr)N相等，AlTiSiN和AlCrSiN含Si塗層結構中還分別出現了非晶相及柱狀晶，但AlCrTiSiN塗層中的非晶相和柱狀晶的尺寸較小，且超晶格周期也較小。（2）塗層的力學性能方面，四種塗層的硬度大小依次為AlCrSiN> AlCrN>AlCrTiSiN>AlTiSiN。結合強度、表面粗糙度、摩擦係數及磨損率依次為AlCrTiSiN> AlCrSiN>AlTiSiN > AlCrN。AlCrTiSiN塗層分別有最高的結合強度（60 N）和最低的摩擦係數（~0.2）以及最小的磨損率（4.1 x 10-6 μm3/Nm）。（3）切削實驗中的各塗層刀具的切削使用壽命大小依次：AlCrN
