TiN涂层刀具的抗热冲击性能*

崔海冰 邓建新 刘爱华 连云松

（山东大学机械工程学院，山东济南 250061）

TiN涂层具有高硬度、高耐磨性和小摩擦系数等优异性能，广泛应用于切削刀具，可以提高加工精度，改善工件的表面质量，大幅提高切削刀具的使用寿命［1］。然而刀具在进行切削时，由于切入时的急剧升温、切出时的急剧降温或切削液的冷却使涂层刀具在极短的时间内产生剧烈的温度变化，并相应地产生很大的热应力，造成涂层的剥落失效［2］，因此研究涂层刀具的抗热冲击性能就显得尤为重要。目前针对涂层的抗热冲击性能研究主要集中于厚度较厚热障涂层［3－7］，而对于较薄的刀具涂层研究较少。传统的研究方法是采用水淬法，将临界温差作为评价涂层抗热冲击性能的参数。但是笔者经过试验发现，水淬法不适合研究刀具涂层的抗热冲击性能，主要原因在于刀具涂层的厚度较小，产生的热应力不足以使刀具涂层产生裂纹或脱落，却足以使基体破坏。采用激光照射的方法，热影响区域较小，升温速度快，在涂层中产生的热应力比较大，可以比较方便地观察热冲击对涂层刀具的影响。因此采用激光照射的方法研究TiN涂层刀具的抗热冲击性能。

1 试验方法

试样采用由巴尔查斯公司制备的物理气相沉积（PVD）TiN涂层刀具，基体为YG6，涂层刀具的制备温度为400℃。涂层的厚度为3 μm，硬度为2 300 HV，和基体之间的结合力为60 N。

图1为激光热冲击试验装置示意图。实验原理为:由激光器发射出的激光，经由汇聚透镜聚焦，照射到试样表面，激光光波的电磁场和材料发生相互作用，将光能转变为热能，试样表面温度迅速上升，对试样形成热冲击。……