一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法技术

本发明专利技术属于机械切削刀具制造技术领域，特别涉及一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法。其特征是在刀具涂层材料体系中引入与生物体相类似的自愈系统和机制，使涂层材料在工件加工过程具有“知觉”和“感觉”功能，构建具有裂纹自愈性能的涂层组元体系，使刀具对其表面环境的变化自动做出恰当的响应并自行修复，即当刀具材料中出现裂纹或损伤时，能够触发一种自愈效应，使已有裂纹或损伤得到一定程度自我修复和愈合。本发明专利技术可应用于陶瓷、硬质合金等刀具材料，制备的仿生裂纹自愈涂层刀具，具有较小的摩擦因数、高的耐磨性和较好的裂纹自愈功能，该刀具可广泛应用于难加工材料干切削加工。

【技术实现步骤摘要】
一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法
本专利技术属于机械切削刀具制造
，特别涉及一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法。
技术介绍
在当前全球经济根本性变革、制造业发生革命性转变的特殊时期，以数控机床为基础的现代制造技术迎来了高速高效、高精度、高柔性、智能和绿色化的蓬勃发展时代，因此对刀具技术提出了更高的要求。刀具涂层技术的应用赋予了刀具高的耐磨性和硬度，同时又能保证较高的韧性和强度，在一定程度上大大延长了刀具服役寿命、减少换刀时间并提高机械加工效率。但金属切削是切削力与切削热耦合的复杂过程，在工件材料去除过程，工件材料的弹塑性变形、刀具与工件和切屑之间的摩擦导致大量切削热和机床振动的产生，随着切削速度的提高，切削热和机床振动加剧，刀具在切削加工过程承受冲击和耦合应力的作用，导致涂层产生疲劳裂纹、脱落，降低了涂层的服役寿命。因此开发抗冲击、抗裂纹扩展的高性能涂层刀具成为重要而亟待解决的难题。生物有机体在受到破坏后可以自行修补创伤，这使得生物具有再生机能和自愈能力。动物骨骼在断裂处可以形成以裂口为中心的血肿，继而成为血凝块，初步将裂口连接，然本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法，其特征是在刀具涂层材料体系中引入与生物体相类似的自愈系统和机制，使得涂层材料在工件加工过程具有“知觉”和“感觉”功能，能对刀具表面环境的变化自动做出恰当的响应，即当材料中出现裂纹或损伤时，能够触发一种自愈效应，使得已有的裂纹或损伤得到一定程度的自我修复和愈合；首先，为增加基体与自愈涂层之间的结合力，在涂层之前，采用飞秒激光加工技术在刀具前刀面和后刀面分别加工纳米织构；然后，通过计算切削过程可能发生反应的吉布斯自由能，分析涂层材料裂纹自愈合过程中物理、化学及力学特征，遴选具有自愈合行为的原材料，构建具有裂纹自愈性能的涂层组元体系；最后，采用超音速火焰喷涂技术...

【技术特征摘要】
1.一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法，其特征是在刀具涂层材料体系中引入与生物体相类似的自愈系统和机制，使得涂层材料在工件加工过程具有“知觉”和“感觉”功能，能对刀具表面环境的变化自动做出恰当的响应，即当材料中出现裂纹或损伤时，能够触发一种自愈效应，使得已有的裂纹或损伤得到一定程度的自我修复和愈合；首先，为增加基体与自愈涂层之间的结合力，在涂层之前，采用飞秒激光加工技术在刀具前刀面和后刀面分别加工纳米织构；然后，通过计算切削过程可能发生反应的吉布斯自由能，分析涂层材料裂纹自愈合过程中物理、化学及力学特征，遴选具有自愈合行为的原材料，构建具有裂纹自愈性能的涂层组元体系；最后，采用超音速火焰喷涂技术分两步涂覆自愈涂层和表层耐磨涂层，达到裂纹自愈效果。


2.利要求1所述一种仿生裂纹自愈涂层刀具制备方法，其特征包括以下步骤：
(1)基体材料选择：选择涂层刀具基体材料包括Al2O3/TiC陶瓷车刀(重量百分比45%Al2O3+55%TiC)、硬质合金车、铣刀(重量百分比分别为79%WC+15%TiC+6%Co...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘长霞，孙军龙，李召政，姜宇，
申请(专利权)人：鲁东大学，
类型：发明
国别省市：山东;37