Novel tool coatings for metal cutting applications
- Reference number
- SM09-0033
- Start and end dates
- 100101-121231
- Amount granted
- 714 400 SEK
- Administrative organization
- Seco Tools AB
- Research area
- Materials Science and Technology
Summary
The area of cutting tools is a sector where Swedish industry is dominating on the global market with approximately 35% of the total sale. However, to maintain its position, new and improved knowledge-based products are constantly needed. This proposal will establish a new design route for next generation, high temperature resistant tribological coatings (and cutting tools) based on nanocrystalline materials and understanding the critical deformation mechanisms. Specifically, we will: - Establish new material design and synthesis routes with improved high temperatures properties, - Enhance the understanding of wear mechanisms in nanostructured multiphase coatings, - Explore the fundamental wear/deformation mechanisms and chemical reactions at the tool-chip interface of superhard nanostructured materials. We intend to tailor the thermal and mechanical properties through combining the concepts of nanoscale laminated and nanocrystalline composite structures to improve the coating performance in metal cutting applications. For this we will use cathodic arc evaporation for synthesis of nanostructured materials and a focus on FIB and analytical TEM for studies of the structure evolution of tool surfaces during a cutting operation.
Popular science description
Föreslaget projekt skall lägga grunden för morgondagens ytbeläggningar, främst ytbeläggningar som används på verktyg för skärande bearbetning. Dock är det så att de vetenskapliga landvinningar som kommer att göras är av sådan natur att de är tillämpbara även inom andra applikationsområden. Faktum är att just verktygsindustrin är kanske Sveriges enda industri som verkligen är världsledande, tillsammans har Sandvik Tooling AB och SECO Tools AB ca 35% av världsmarknaden. Lägger man därtill den internationellt mycket välrenommerade forskningsverksamhet som bedrivs vid Linköpings universitet så är hårda ytbeläggningar och verktyg ett svenskt styrkeområde. Projektet kommer att från denna starka utgångspunkt arbeta med morgondagens skikt. Vi föreslår ett nytt koncept för att förbättra skiktens termiska och tribologiska egenskaper som bygger på kontollerad nanostrukturering vid skäreggen. Idag vet vi att temperaturen vid skäreggen är ca 1000C. Vi avser att anpassa de termiska och mekaniska egenskaperna genom att kombinera nanolaminerade och nanokristallina komposit strukturer. För att adressera detta ämnar vi utveckla och använda karakteriseringsmetoder av skäreggen, speciellt för studier av mellanytan verktyg/arbetsmaterial samt länka dessa till utförda skärtester på ett rationellt vis. På så sätt kan vi avgöra om erhållen struktur har den effekt som önskas från beläggningsmaterialet, via kemiska bindningar, och fasomvandlingar/mikrostrukturutveckling till materialegenskaper. Lägger man till syntesmetoden vi använder så har vi möjlighet att designa mycket sofistikerade beläggningar med förbättrade egenskaper. Detta projekt är därför en plattform för den svenska verktygsindustrin att i framtiden möta den ökande konkurrens som förväntas från främst Kina och ge möjlighet att vinna ytterligare marknadsandelar. Även om Sverige är marknadsledande så finns det fortfarande 65% att erövra.