【摘 要】
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TiAlN涂层硬质合金广泛用于石油管螺纹成型梳刀,梳刀膜基界面的应力匹配特性直接反映了界面结合强度,是保证膜基界面不破坏、充分发挥薄膜性能的必要条件。开展膜基界面的应
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TiAlN涂层硬质合金广泛用于石油管螺纹成型梳刀,梳刀膜基界面的应力匹配特性直接反映了界面结合强度,是保证膜基界面不破坏、充分发挥薄膜性能的必要条件。开展膜基界面的应力检测及匹配特性研究是高端能源装备刀具技术的研究热点与前沿。X射线法是有效实用的无损非接触测定残余应力的方法,材料的应力常数K值是X射线法表征材料残余应力的基础和前提。本文开展TiAlN涂层硬质合金梳刀膜基应力常数与主应力的实验研究,从以下几个方面进行了深入研究和探讨:
首先,阐述了X射线衍射应力检测残余应力场的基本原理和方法,初步分析了材料残余应力形成的原因及应力常数检测原理方法,提出了X射线衍射应力测定应力常数的技术思想。
其次,开展了WC硬质合金应力常数的实验研究。阐述了X射线应力常数标定的理论方法,构建了应力常数测定的实验平台,用等强梁加载法和理论计算法标定了WC硬质合金的应力常数,并且测定结果与日本材料学会测得的相应材料的应力常数甚相接近,验证了标定方法的可靠性和可行性。
在此基础上,开展了TiAlN涂层应力常数测定的实验研究。通过TiAlN涂层与母材WC硬质合金相结合的等强梁模型的建立,分析了镀层前后弹性常数变化情况,依据理论计算法和实验标定法测定了TiAlN涂层的应力常数。
最后,开展了TiAlN涂层硬质合金梳刀膜基主应力测定的实验研究。通过石油管螺纹成型梳刀wC硬质合金基体和TiAlN涂层的应力常数值,结合二向应力状态单元体力学模型,利用X射线应力分析仪测量三个方向的残余应力并计算出主应力,分析了镀膜前后梳刀表面残余应力主应力的变化规律,为界面结合强度与应力匹配特性的研究提供理论依据。
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