铁基高温合金GH2132广泛应用于多个领域,例如航空涡轮发动机机匣、压力盘、涡轮外环等。但在高速加工时,由于其塑性大、韧性高、加工硬化严重,存在刀具磨损速率快、加工质量不稳定等问题。研究发现,在一定的切削条件下,刀具表面可生成自组织结构,此结构能够起到提高刀具切削性能、延缓磨损以及延长使用寿命的作用。研究还发现,通过对刀具进行微喷砂处理,使其表面残余应力增大,能够促使自组织结构的形成。本文针对高温合金GH2132的加工难题,采用AlTiN与TiN/TiAlN两种涂层刀具进行高速切削试验,构建涂层刀具表面自组织结构生成与残余应力之间的关系。通过涂层刀具表面微喷砂处理,实现对其表面应力的合理控制,提升刀具表面性能,实现高温合金GH2132的高效高质量切削加工。首先,研究了涂层刀具表面自组织结构特征及其存在条件。高温合金GH2132在加工过程中,刀具磨损速率较快。为解决此问题进行铣削试验。研究发现,在特定切削环境下,涂层刀具在稳定磨损阶段能够生成耐磨损氧化物薄膜层（自组织结构）,试验结果表明,高速铣削高温合金GH2132时,AlTiN涂层刀具表面自组织结构稳定存在的条件为:Fx=90～110N,Fy=110～170N,Fz=400～510N,σs=-730～-880MPa;TiN/TiAlN涂层刀具表面自组织结构稳定存在的条件为:Fx=140～190N,Fy=160～210N,Fz=180～310N,σs=-640～-690MPa。适合自组织结构生成的切削条件为:ap=0.2～0.4mm,ae=2～4mm,fz=0.04～0.08mm/z,vc=60～120m/min。其次,研究微喷砂射流对涂层刀具表面应力大小及分布的影响。通过对外流场区域的速度场与压力场分析,射流在流场中随着轴向距离的增加,压力和速度呈现出减小的趋势。当接触到靶面时,速度急剧减小直至为零,靶面压力自中心向边缘处呈现出对称分布,靶面径向压力呈正态分布曲线。靶面所受压力自中心向两侧呈现下降趋势。研究了喷料撞击到涂层刀具表面时,压力与剪切应力的分布状态,为后续微喷砂试验做准备。再次,研究微喷砂处理对涂层刀具表面形貌、粗糙度、残余应力的影响。选取Al2O3、Zr O2两种喷料,针对AlTiN与TiN/TiAlN涂层刀具进行微喷砂试验。研究表明:喷砂时间过长或压强过大会冲蚀掉部分刀具涂层,增大表面粗糙度,影响刀具表面性能。当P=0.2～0.3MPa、T=3～5s时,刀具可获得较小的表面粗糙度和较大的残余压应力,刀具表面性能显著提升。最后,研究了涂层刀具表面残余应力对切削性能的影响。采用单因素试验方法,针对喷砂后的两种涂层刀具进行切削试验,分析了涂层刀具表面残余应力对切削力、切削温度、刀具寿命及加工表面完整性的影响规律。研究表明:合理的涂层表面残余应力可明显提升刀具寿命、降低加工表面粗糙度。通过以上研究发现,AlTiN与TiN-TiAlN涂层刀具在稳定磨损阶段,能够生成自组织结构,此结构能够起到自润滑、自修复的作用。刀具表面经过适当微喷砂处理可促进自组织结构生成。而且表面处理后的涂层刀具能够有效降低刀-屑、刀-工之间的摩擦,降低刀具磨损,从而有效延长刀具的使用寿命,并提高加工表面质量。此研究对涂层刀具的表面处理和绿色智能制造具有指导意义,对提高高温合金类材料加工表面质量具有一定参考价值。