钛合金由于其自身优良的力学性能在航天航空等领域应用广泛,但在加工过程中产生的高温、高压以及刀具表面出现的大量粘结现象,导致刀具磨损严重,大幅缩短刀具寿命。为了改善刀具与切屑间的摩擦状态,减缓摩擦界面间的剧烈程度,延长刀具的服役寿命,本文在硬质合金刀具表面加工出三种类型的沟槽织构,并探究了微织构刀具的减摩机理及切削钛合金的性能。主要研究内容如下:(1)硬质合金表面激光织构的制备。首先选择不同的激光参数,重点通过设置激光功率、扫描速度、扫描次数等,研究上述参数对织构尺寸及形貌的影响,并找出最优参数。选择使用激光功率为40 W、扫描速度为100 mm/s、扫描次数为200次的激光加工参数,并在硬质合金刀具的前刀面加工出直线、正弦和菱形沟槽织构。(2)硬质合金表面微织构在干摩擦下的减摩机理分析。通过有限元软件ABAQUS建立微织构硬质合金试样和钛合金试样在干摩擦下的三维模型,对摩擦过程中硬质合金试样和钛合金试样的应力与温度变化进行仿真分析。为进一步研究并对比硬质合金表面微织构存在的重要意义和功能,对无织构硬质合金试样以及三种类型的织构硬质合金试样进行不同摩擦速度、不同载荷下的摩擦磨损实验,重点研究在设置各类摩擦条件下不同类型微织构硬质合金试样的摩擦系数,以及硬质合金试样和钛合金试样的表面磨损形貌,并对试样表面粘结现象以及磨损后表面元素成分进行分析,为后续减摩降磨机理研究提供基础条件和参考。(3)硬质合金表面微织构在润滑条件下的减摩机理分析。通过利用流体分析软件FLUENT,建立微织构硬质合金表面润滑液及其分布的三维仿真模型,并对表面带有微织构的硬质合金和钛合金摩擦过程中接触界面间润滑液的膜压力变化规律进行分析,通过研究润滑膜承载能力的大小,进一步评估流体动压润滑状态下不同类型沟槽织构在改善接触表面摩擦特性的表现。同时,进行切削液润滑的不同类型硬质合金试样在不同摩擦条件下的摩擦磨损实验,以进一步分析润滑条件下材料表面的织构类型对硬质合金表面动压润滑性能的影响及其作用机制。(4)微织构刀具在干/切削液润滑下切削钛合金的切削性能研究。对无织构刀具和直线织构刀具、正弦织构刀具以及菱形织构刀具四种类型刀具进行不同切削参数下的切削钛合金实验,并对切削过程中产生的切削力、刀具-切屑接触界面间摩擦系数、切屑形貌、刀具前后刀面磨损、工件表面质量进行系统分析,对刀具的磨损机制及粘结层状态等进行研究,揭示微织构的存在对于降低刀具的磨损、提升刀具使用寿命作用机理。本研究结合数值模拟与实验探究的方法,在硬质合金表面设计并加工出三种类型的沟槽织构,对刀具前刀面微织构的抗磨减摩性能进行系统分析,项目对提高钛合金表面加工质量,降低刀具磨损速率,延长刀具寿命的研究等具有重要意义。