张武装[1]2004年在《具有梯度结构的硬质合金刀片基体研究》文中研究表明本文研究了具有表面梯度结构的硬质合金涂层刀片基体的制备工艺及性能。 通过对硬质合金涂层基体进行连续和分段烧结试验，结果表明，分段烧结可以制备性能优良的梯度结构基体。采用分段烧结方式对梯度硬质合金基体的形成过程进行了研究。试验发现随着基体中钴含量增多，烧结基体强度提高，硬度降低，磁力降低，密度减小同时磁饱和提高。并且随着基体钴相含量的增加，硬质合金基体的梯度结构越明显，梯度层厚度越厚。相同钴含量的基体，梯度烧结和涂层后较预烧后磁力和磁饱和逐渐减小；硬度略有增加；强度不断提高，特别是基体涂层后合金强度显着提高。 随着基体Ti(CN)含量增多，涂层基体都是磁力增大，密度减小，磁饱和减小，硬度提高，强度降低。且随着基体Ti(CN)的含量增多，梯度涂层基体的梯度结构越明显，梯度层厚度越厚。相同Ti(CN)含量的基体，梯度烧结和涂层后较预烧后磁力和磁饱和逐渐减小；硬度略有增加；强度不断提高，特别是基体涂层后合金强度显着提高。 通过硬质合金刀片切削对比试验发现，基体和涂层成分相同的情况下，有梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能比无梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能优良。达到同一磨损高度V_B=0.25时，FGCC-Co-6梯度涂层刀片的寿命较无梯度结构涂层刀片ZC312提高了近一半；达到同一磨损高度V_B=0.15时，FGCC-Co-8梯度涂层刀片的寿命较无梯度结构涂层刀片ZC314提高了近一半。且FGCC-Co-8梯度涂层刀片的切削性能稍优于FGCC-Co-6梯度涂层刀片的切削性能。在本试验条件下，本论文工作所研制的涂层梯度硬质合金刀片的切削性能接近于代表国际先进水平的瑞典山特维克硬质合金刀片的切削性能。
羊建高[2]2004年在《梯度结构硬质合金的制备原理及梯度形成机理研究》文中研究说明本研究以实现硬质合金耐磨损零部件、切削刀具以及耐冲击工具的高性能化(高硬度、高韧性)为目的,利用SEM、TEM、XRD、EDAX等现代材料分析与测试手段,对梯度结构硬质合金的成分、制备工艺、组织结构与性能之间的关系进行了系统研究,对制备原理、梯度形成机理等重要理论问题进行了深入探讨,得到以下结论: (1) 以WC晶粒度不同的两种混合料粉末为原料,通过分层铺迭方法制备硬质合金,实现了硬质合金双层界面处成分、组织结构及性能的梯度变化。研究发现,梯度结构的形成原因,是烧结过程中毛细管力、WC骨架重组以及WC溶解-析出机制的综合作用,使得液态钴粘结相从粗晶层向细晶层迁移。毛细管力导致液相迁移的过程主要发生在烧结的初期阶段。 (2) 通过合理确定碳含量、渗碳温度、渗碳时间和渗碳方式制备了具有叁层结构的梯度硬质合金。研究发现,过高的渗碳温度以及试样中过低的碳含量对梯度结构的形成不利,渗碳时间延长将增加梯度层厚度。 (3) 建立了扩散原子在液态金属中扩散系数的计算方程。与前人的工作比较,所建立的方程与实际具有更好的符合性。 (4) 建立了低于化学计量碳含量的硬质合金在渗碳处理时梯度层厚度增长的动力学方程。用此方程计算出的梯度层厚度随渗碳时间变化的关系与实际测量值比较接近。 (5) 研究发现,经固相渗碳处理也可获得钴粘结相呈梯度结构的硬质合金。其形成机理是碳原子扩散驱动下的W原子和Co原子的迁移。液相渗碳处理时钴相梯度结构形成主要是碳原子扩散驱动下的W原子迁移,导致表层碳化钨晶粒长大并相互靠近,从而使液态钴向合金内部迁移。 (6) 研究了合金成分、烧结方式、工艺参数等对表层缺立方相碳化物形成过程的影响。采用间歇烧结方式,在脱氮气氛中烧结含氮硬质合金,通过控制烧结体内外的氮活度差,制备了具有梯度结构以及高抗弯强度的涂层刀片。研究发现,烧结体中的氮向外扩散、钛向内扩散是含氮硬质合金形成缺立方相碳化物表面韧性区的主要原因。 (7) 经现场使用试验证明,本研究所制备的具有梯度结构的硬质合金顶锤、涂层刀片以及硬质合金钻齿的使用性能均明显优于常规均匀结构的硬质合金。
张武装, 刘咏, 贺跃辉[3]2006年在《梯度结构硬质合金涂层刀片切削性能研究》文中研究表明研究了梯度结构硬质合金涂层刀片和无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能,并对不同钴含量梯度结构硬质合金刀片的切削性能进行了对比实验。实验表明:具有梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能比无梯度结构硬质合金涂层刀片的切削性能优良;达到同一磨损高度hB=0.15 mm时,前者的切削寿命较后者提高了近一倍;同时随着合金钴含量增多,硬质合金刀片的切削性能提高。
张武装, 刘咏, 贺跃辉, 羊建高, 龙郑易[4]2005年在《具有梯度结构的涂层硬质合金刀片》文中认为研究了Co和Ti(CN)含量对梯度硬质合金的力学性能、梯度结构的影响。测试了梯度硬质合金刀片的切削性能。结果表明随着合金钴含量的增多,合金梯度层厚度增厚,梯度结构越明显;合金的强度提高,磁饱和提高,磁力、硬度和密度减小。随着合金Ti(CN)含量的增多,合金梯度层厚度有变薄的趋势;随合金的硬度提高,合金的强度和密度减小。切削试验表明具有梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能比无梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能优良。达到同一磨损高度hB=0.15mm时,前者的切削寿命较后者提高了近一倍。同时随着合金钴含量的增多,硬质合金刀片的切削性能提高。
冉龙姣[5]2015年在《难加工材料的刀片研究—车削奥氏体不镑钢材料硬质合金刀片的基体和断屑槽研究》文中进行了进一步梳理奥氏体不锈钢是应用在现代工业上最普遍的一种难以加工的材料,但是对于它的切削效率确不高,如何有效高速的切削加工这种材料一直是刀具制造行业的一重大课题。研究制造新刀具材料并匹配适合的断屑槽是解决这一课题的重要途径。针对这一发展需要,本文采用石蜡工艺制造技术,研制一种专用于加工奥氏体不锈钢材料的硬质合金刀片。采用硬质合金可转位刀片为研究对象,试制两种基体材料﹑两种断屑槽作对比研究:①基体材料上:一种Co含量8%,WC原料费氏粒度为1.3μm;另一种Co含量5.5%,WC原料费氏粒度为6.16μm,且两种基体材料均添加了质量百分比为2%的TaC作为添加剂,改善合金刀片质量。②断屑槽上:一种断屑槽主切削刃相对锋利,强度稍差,抗冲击能力较差;另一种断屑槽主切削刃相对较钝,强度较好比较耐冲击。③表面涂层材料由于文章的篇幅不做介绍。在研究基体材料时通过使用密度测量仪﹑矫顽磁力测量仪﹑MCOM-3钴磁测量仪﹑高温硬度计﹑洛氏硬度计﹑热常数仪﹑金相显微镜分别测定基体材料密度、磁力磁饱和、常温和高温硬度、基体材料导热性能﹑高低倍金相检查;在研究断屑槽时使用YG-2010影像测量仪、压电式叁向测力仪分别观测记录刀片的磨损和切削力;在对刀片进行模拟仿真时使用Deform专业分析软件,分析刀片﹑工件的温度和叁个切削力;车削实验使用CA6140普通车床及其附件,对研制的刀片进行实际的车削对比试验;刀片抗弯强度由于试验条件由外单位配合测试。通过以上试验研究后,获得基体材料的基本性能和材料内部组织结构;获得刀片断屑结构对可转位样刀的磨损﹑切削力和失效机理的影响;获得实际车削试验不易得到的刀片与工件温度场的分布;获得何种基体搭配何种断屑槽适合加工奥氏体不锈钢材料,获得研制的刀片与国外刀片切削性能的比较数据;最终得到一种性价比高的能够高速高效切削奥氏体不锈钢的硬质合金可转位涂层刀片,部分替代国外同类产品占有市场空间。
金狂浩[6]2012年在《涂层和基体对PVD涂层硬质合金刀具高速车削高温合金的影响》文中研究指明高速、高效切削加工高温合金等难加工材料是刀具工业面临的重大课题。新的涂层材质和适配的硬质合金基体是实现高温合金高速切削的重要途径。针对这一发展需要,本文采用阴极弧蒸发沉积技术,在Co含量不同的硬质合金基体上分别沉积了新型AlTiN和TiAlSiN PVD涂层,制备了不同材质的涂层硬质合金刀具。采用高温硬度计、纳米硬度计、微米划痕检测仪以及热常数仪分别测定了硬质合金基体的常温与高温硬度、PVD涂层硬质合金的纳米硬度、涂层与基体的结合强度以及硬质合金基体的导热性能,研究涂层种类以及基体Co含量的变化对涂层硬质合金刀具基本性能的影响；进行了不同PVD涂层和不同基体的刀具高速车削镍基高温合金的实验,并开展了对应切削过程的有限元仿真模拟,研究了刀具材质对切削过程的影响,揭示了涂层与基体基本性能对切削过程以及刀具失效机理的影响；得出以下结论：1.TiAlSiN涂层的纳米硬度高于AlTiN涂层的纳米硬度,TiAlSiN涂层与基体的结合强度高于AlTiN涂层；2.Co含量由10%降低到6%时,WC-Co硬质合金基体的热导率由62.78W.m/℃升高到84.57W·m/℃；同一温度下的高温维氏硬度提高10%左右,并且硬质合金的硬度随温度升高而降低。3.切削过程有限元模拟表明,相同涂层的涂层硬质合金刀具高速切削高温合金时,基体导热系数越高,涂层刀具的切削温度越低,温度梯度越小；当涂层刀具的基体相同时,涂层的导热系数越高,涂层刀具的切削温度越高,温度梯度越大；4. CC10-A(10%Co硬质合金基体+AlTiN涂层)和CC6-A(6%Co硬质合金基体+AlTiN涂层)刀片湿式高速车削高温合金的磨损机理为切削刃的粘结磨损与氧化磨损以及后刀面的粘结磨损与磨粒磨损。CC10-A刀片切削刃与后刀面磨损迅速,而CC6-A刀片后刀面的磨损均匀,磨损速度低,切削寿命是CC10-A刀片的3倍。5.干式高速车削高温合金时PVD TiAlSiN涂层硬质合金刀具的切削寿命大于PVD AlTiN涂层硬质合金刀具的寿命。VC6-A (6%Co硬质合金基体+AlTiN涂层)刀片的失效机理是高温作用下氧化与扩散作用为主,粘结作用为辅所造成的前刀面靠近切削刃部位的均匀粘结磨损、后刀面沟槽磨损和积屑瘤粘结剥离磨损；VC6-T (6%Co硬质合金基体+TiAlSiN涂层)刀片的失效机理是高温、高压条件下粘结磨损引发的积屑瘤的生成与剥离。
张武装, 刘咏, 贺跃辉, 黄伯云[7]2007年在《一种特殊烧结技术对梯度结构硬质合金性能影响的研究》文中提出研究了分段烧结制备梯度结构硬质合金技术以及粘结剂含量对梯度硬质合金的力学性能、梯度结构的影响。测试了梯度硬质合金刀片的切削性能。结果表明,分段烧结技术能成功地制备梯度结构硬质合金,且随着钴含量增多,合金梯度层厚度增厚,梯度结构更明显;合金的强度与磁饱和提高。切削试验表明:具有梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能比无梯度结构涂层硬质合金刀片的切削性能更为优良。达到同一磨损高度VB=0.15mm时,前者的切削寿命较后者提高了近一倍。
张武装, 刘咏, 贺跃辉, 王海兵[8]2004年在《Co含量对硬质合金梯度结构和性能的影响》文中进行了进一步梳理采用分段烧结的试验工艺,通过改变原料中钴的含量来研究钴含量对硬质合金梯度结构和性能的影响。试验主要从钴含量对梯度烧结后、涂层后合金的机械性能、梯度结构的变化情况进行了探索,并研究了梯度硬质合金刀片的切削性能。试验表明,随着合金钴含量增多,合金梯度结构越明显,梯度层厚度增加;合金的强度与磁饱和提高,硬度、磁力和密度减小。同时随着合金钴含量增多,经涂层处理的硬质合金刀片的切削性能提高,达到同一磨损高度VB=0.12mm时,FGCC-Co-8刀片的切削寿命较FGCC-Co-6刀片提高了叁分之一。
尹飞, 陈康华, 王社权[9]2005年在《基体的梯度结构对涂层硬质合金性能的影响》文中认为通过控制烧结气氛制备了均质和梯度结构的硬质合金基体,并用化学气相沉积制成涂层硬质合金及切削刀片。采用光学显微镜和扫描电镜观察,通过显微硬度抗弯测试和切削试验对均质基体和梯度基体的涂层硬质合金的组织特征与性能进行对比研究。研究结果表明,梯度结构的硬质合金基体可以提高涂层硬质合金的抗弯强度;相对于均质基体的涂层硬质合金刀片,梯度基体的涂层硬质合金刀片在保持耐磨性能的同时能显着提高抗冲击性能。基体涂层合金的组织结构及断口特征显示,梯度基体表层韧性区可阻碍裂纹的扩展。
杨志平[10]2016年在《抛光涂层硬质合金刀片加工不锈钢的切削性能试验研究》文中研究说明涂层硬质合金刀具因具有高硬度和高耐磨性等优点而成为应用十分广泛的主流刀具。针对目前涂层硬质合金刀片的基体加工采用磨削工艺,其表面易产生裂纹、变质层、残余应力等缺陷,本文以硬质合金YG8刀片为研究对象,首先对其表面进行化学机械抛光预处理,然后分别用PVD与CVD方法制备涂层硬质合金刀片,并通过车削奥氏体不锈钢的对比试验,探究切削参数对切削力和刀片磨损的影响规律,借助测力仪、超景深显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪等手段对抛光涂层硬质合金刀片的切削性能进行对比分析。具体研究内容如下:1)YG8硬质合金刀片前刀面抛光预处理。采用多工序的工艺流程,分别对刀片进行了粗抛、半精抛和精抛处理,并采用超景深显微镜和原子力显微镜对抛光表面质量进行了观测。2)抛光和磨削涂层硬质合金刀片的制备。分别采用PVD和CVD方法对抛光和磨削的硬质合金刀片基体进行了涂层,为后续的切削试验奠定基础。3)抛光涂层硬质合金刀片切削力试验研究。利用单因素试验法,通过车削奥氏体不锈钢对比试验,揭示了切削参数对抛光涂层硬质合金刀片切削力的影响规律。4)抛光涂层硬质合金刀片磨损试验研究。通过车削奥氏体不锈钢对比试验,借助影像测量仪、扫描电子显微镜和能谱仪等技术手段,揭示了不同切削参数对抛光涂层硬质合金刀片磨损影响规律,并对其磨损原因进行了分析。综上,本文的研究为进一步提高涂层刀片的切削性能和优化刀片涂层工艺提供了科学依据。
参考文献：
[1]. 具有梯度结构的硬质合金刀片基体研究[D]. 张武装. 中南大学. 2004
[2]. 梯度结构硬质合金的制备原理及梯度形成机理研究[D]. 羊建高. 中南大学. 2004
[3]. 梯度结构硬质合金涂层刀片切削性能研究[J]. 张武装, 刘咏, 贺跃辉. 稀有金属与硬质合金. 2006
[4]. 具有梯度结构的涂层硬质合金刀片[J]. 张武装, 刘咏, 贺跃辉, 羊建高, 龙郑易. 中国有色金属学报. 2005
[5]. 难加工材料的刀片研究—车削奥氏体不镑钢材料硬质合金刀片的基体和断屑槽研究[D]. 冉龙姣. 西华大学. 2015
[6]. 涂层和基体对PVD涂层硬质合金刀具高速车削高温合金的影响[D]. 金狂浩. 中南大学. 2012
[7]. 一种特殊烧结技术对梯度结构硬质合金性能影响的研究[J]. 张武装, 刘咏, 贺跃辉, 黄伯云. 功能材料. 2007
[8]. Co含量对硬质合金梯度结构和性能的影响[J]. 张武装, 刘咏, 贺跃辉, 王海兵. 中国钨业. 2004
[9]. 基体的梯度结构对涂层硬质合金性能的影响[J]. 尹飞, 陈康华, 王社权. 中南大学学报(自然科学版). 2005
[10]. 抛光涂层硬质合金刀片加工不锈钢的切削性能试验研究[D]. 杨志平. 湘潭大学. 2016
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