机械工程学报

作者：蔡飞, 高营, 蔡习军, 张林, 张世宏, 王启民

单位：1. 安徽工业大学现代表界面工程研究中心 马鞍山 243000;2. 安徽工业大学材料科学与工程学院 马鞍山 243000;3. 广东工业大学机电工程学院 广州 510006

关键词：刀具涂层,切削,梯度结构,结合强度,磨损；

基金：安徽省自然科学基金（1808085QE131）和国家自然科学基金（51305002，51522502）资助项目。

采用离子源增强的多弧离子镀新技术，在硬质合金刀具表面制备了不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN梯度涂层，并对涂层组织结构、残余应力、结合强度、摩擦磨损以及铣削和钻削加工灰铸铁性能进行了详细的研究。结果表明：不同含Si层梯度结构的AlCrTiSiN涂层主要由固溶的(Al,Cr) N、(Al,Ti) N相和非晶态Si3N4相组成。其中，含Si层梯度变化最缓和的G3(Gradient 3)涂层具有较高的结合强度，较低的残余压应力、摩擦因数和磨损率。铣削和钻削试验显示，涂层刀具的切削磨损机理主要表现为磨粒磨损和粘着磨损。G3涂层降低了磨粒磨损，其刀具的铣削和钻削寿命均最高，这主要得益于其含Si层的梯度设计、适当的压应力(-3.8 GPa)以及良好的膜基结合强度。研究结果表明，通过对含Si层进行梯度设计可显著提高涂层刀具的切削性能。

来源：2019年第19期

《机械工程学报》期刊编辑部

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