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基于TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能

古尚贤 郭伟明 曾俊杰 伍尚华 李安琼 蒋强国 曾琨

古尚贤, 郭伟明, 曾俊杰, 等. 基于TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能[J]. 复合材料学报, 2016, 33(3): 618-627. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001
引用本文: 古尚贤, 郭伟明, 曾俊杰, 等. 基于TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能[J]. 复合材料学报, 2016, 33(3): 618-627. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001
GU Shangxian, GUO Weiming, ZENG Junjie, et al. Performances of PVD and CVD coated tools based on TiC0.5N0.5/Si3N4 composite ceramic matrix[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(3): 618-627. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001
Citation: GU Shangxian, GUO Weiming, ZENG Junjie, et al. Performances of PVD and CVD coated tools based on TiC0.5N0.5/Si3N4 composite ceramic matrix[J]. Acta Materiae Compositae Sinica, 2016, 33(3): 618-627. doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001

基于TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷基体的PVD及CVD涂层刀具性能

doi: 10.13801/j.cnki.fhclxb.20150907.001
基金项目: 广东省引进领军人才专项资金(400120001);广东省教育厅学科建设项目(501120021)
详细信息
    通讯作者:

    郭伟明,博士,副教授,硕士生导师,研究方向为高技术陶瓷。E-mail:wmguo@gdut.edu.cn;伍尚华,博士,教授,博士生导师,研究方向为高技术陶瓷及其3D打印。E-mail:swu@gdut.edu.cn

  • 中图分类号: TB332

Performances of PVD and CVD coated tools based on TiC0.5N0.5/Si3N4 composite ceramic matrix

  • 摘要: 首先,以15vol%或25vol%的TiC0.5N0.5粉体为导电第二相,利用热压烧结法制备了TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷;然后,分别通过物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)技术在TiC0.5N0.5/Si3N4陶瓷刀具表面沉积了CrAlN和TiN/Al2O3/TiN涂层;最后,通过对TiC0.5N0.5/Si3N4刀具进行连续切削灰铸铁实验,研究了TiC0.5N0.5含量和涂层类型对刀具磨损特征的影响,并探讨了刀具的磨损机制。结果表明:TiC0.5N0.5含量的增加有利于提高TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具基体的硬度和电导率,但对耐磨性和切削寿命的影响较小;采用PVD技术沉积CrAlN涂层时,随着TiC0.5N0.5含量的增加,涂层的厚度、结合强度和硬度都得到提高,涂层刀具的磨损性能显著提高,切削寿命也明显延长;而采用CVD技术沉积TiN/Al2O3/TiN涂层时, TiC0.5N0.5含量的变化对涂层的厚度、结合强度和硬度基本没有影响, TiN/Al2O3/TiN涂层刀具整体切削性能变化不大。CrAlN涂层和TiN/Al2O3/TiN涂层都可明显改善TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的耐磨性和切削寿命;相对于TiN/Al2O3/TiN涂层, CrAlN涂层具有更高的涂层硬度和粘着强度,但TiN/Al2O3/TiN涂层具有较大的涂层厚度, TiN/Al2O3/TiN涂层刀具表现出更加优异的耐磨性和切削寿命。TiC0.5N0.5/Si3N4复相陶瓷刀具的磨损机制以机械摩擦导致的磨粒磨损为主,伴随有少量的粘结磨损。

     

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出版历程
  • 收稿日期:  2015-05-08
  • 修回日期:  2015-08-15
  • 刊出日期:  2016-03-15

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