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新型超硬切割刀具材料氮化碳切削性能的實驗研究

[ 信息發布:本站 | 發布時間:2017-01-20 | 瀏覽:371次 ]

在機械制造中,刀具材料對刀具切削性能和加工效率與質量,具有決定性的作用。計算機集成先進加工系統的出現,各種難加工材料在不同行業的應用,高速切削和高效切削以及精密加工、綠色制造的不斷向前發展,對刀具特別是對刀具材料提出了全新的更高的要求。

自20世紀中期以後,工程材料中不斷出現和應用難加工金屬和非金屬材料。原用的刀具,如高速鋼、硬質合金刀具等難以勝任其加工要求,於是超硬刀具材料便應運而生。

最早的超硬刀具材料只有金剛石和立方氮化硼(PCBN)兩種。人類從使用天然金剛石開始,後來研制成功人造金剛石和立方氮化硼,這兩種材料雖然已得到廣泛應用,但因其價格很高,成型和加工都頗為困難,加上金剛石刀具不能加工黑色金屬,應用推廣受到限制。

新型刀具材料CNx

近年來出現了一種新型刀具材料氮化碳。美國物理學家A.M.Lin和M.L.Cohen用分子工程理論,設計出新型超硬無機化合物CNx。根據體彈模量的計算,這種化合物可以達到接近甚至超過氮化硼和金剛石的硬度。

利用de反應磁控濺射工藝,國內外的物理和材料科技人員能在不同的基體材料上沉積出CNx超硬薄膜。這種薄膜具有高硬度、高耐磨、低摩擦和強導熱等性質,而且不與黑色金屬產生化學反應。

1.CNx薄膜的機械性能

國內物理學家在高速鋼刀具和硬質合金刀具上沉積CNx薄膜,其表面顯微硬度經測量為4000?7200HV。可見其硬度已達到立方氮化硼的硬度,但稍低於人造金剛石的硬度。也有人曾用劃痕法測量過CNx薄膜涂層的附著力,驗證其達到了JB/T8365標準規定。

2.CNx表面涂層刀具的實驗

(1)CNx表面涂層高速鋼刀具的鉆削實驗

筆者用直徑Φ10.5mm的M2(W6Mo5Cr4V2)高速鋼麻花鉆,進行CNx表面涂層,涂層厚度3?5μm。用涂層前後的相同鉆頭在38CrNi3MoVA(經過調質,硬度為36?40HRC)高強度鋼上鉆孔,孔深為12mm。

寶雞西冶機器制造有限公司(www.bueax.com.cn

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