为解决 TC4 钛合金难加工及传统 TiAlN 涂层刀具易失效的问题，以粉末冶金法制备 WC-6Co 超细硬质合金基体，采用 PVD 分别沉积 TiAlN 与 NbN/TiAlN 涂层，
系统对比无涂层基体与两种涂层刀具的微观组织与切削性能，
SEM 显示两种涂层均呈致密柱状晶。
在 vc = 80 m⋅min −1，f = 0. 08 mm⋅r −1，ap = 0. 5 mm 条件下开展 TC4 切削实验，
TiAlN 涂层刀片因 Ti 元素亲和作用在 18 min 后急剧失效，无涂层刀片在 24 min 失效，
而 NbN 表层有效阻隔元素扩散，使 NbN/TiAlN 涂层刀片在 30 min 失效且磨损平稳。
结果表明，NbN/TiAlN 涂层可显著提高硬质合金刀具的耐磨性与寿命，为钛合金高效切削刀具设计提供新思路。
结论
通过分析无涂层刀片、TiAlN 涂层刀片、NbN/TiAlN 涂层刀片的基体形貌、涂层截面、涂层 3D 轮廓，研究不同刀片材料的晶粒生长情况，
并在切削速度为 80 m⋅min -1、进给量为 0. 08 mm⋅r -1、切削深度为 0. 5 mm 的参数下进行了切削实验。得到以下结论：
（1）观 察 TiAlN、NbN/TiAlN 两 种 涂 层 形 貌 ，TiAlN 与 NbN 均是柱状晶生长，并且 TiAlN 的沉积速度高于 NbN 的沉积速度。而 TiAlN 层的表面粗糙度低于 NbN 层的粗糙度。
（2）通过切削实验对比 3 种刀片发现，无涂层的超细硬质合金使用寿命反而高于 TiAlN 涂层刀片，NbN/TiAlN 涂层刀片的使用寿命最佳。
（3）观察 3 种刀片的磨损形貌发现，刀片 1 的主要磨损形式是沟槽磨损、黏结磨损；刀片 2 的黏结磨损最为严重，导致其出现最差的耐磨损性能，主要磨损形式是黏结磨损；刀片 3 表层的 NbN 层阻碍了里层 TiAlN 与钛合金工件的亲和作用，使其获得了最 好 的 耐 磨 性 ，主 要 磨 损 形 式 是 沟 槽 磨 损 、黏 结磨损。
由于钛合金的强化学亲和作用，使其对涂层有着更苛刻的要求。
目前使用最为广泛的 TiAlN 涂 层 刀 具 加 工 钛 合 金 时 ，往 往 由 于 Ti 元素之间的亲和作用，使得黏结磨损、扩散磨损尤为严 重 ，进 而 产 生 黏 刀 现 象 ，导 致 刀 具 的 使 用 寿 命下降。
钛合金由于优良的机械性能，成为了航空航天、汽车、能源等领域的关键材料［1］，然而其属于难加工材料，切削加工性差。切削加工性是指工件的切削加工难易程度，TC4 的难加工性主要体现在［2 - 4］：变形系数小（小于或接近于 1），导致切屑在前刀面的滑动摩擦行程增大，进而加剧刀具磨损并缩短刀具寿命；切削温度高，切削加工系数约为 45 钢的 1/7 ~1/5，且刀—屑接触长度极短，使得切削热集中且难以传导，对刀具涂层的耐高温性能提出了较高要求；冷硬现象严重，因材料化学活性高，易与大气中的 O、N 元素形成硬脆层，既会硬化工件表面，又会降低工件疲劳强度，同时加速刀具磨损；磨损问题突出，在高温高压的切削环境下易产生黏结磨损，尤其是搭配传统 TiAlN 涂层时，工件与涂层间 Ti 元素的明显扩散会进一步加速涂层失效。
研究中指出，通过物理气相沉积（PVD）等涂层技术对刀具表面进行改性处理，可显著提升其抗高温氧化与抗黏结磨损性能，从而将刀具使用寿命延长至传统刀具的 2 ~ 3 倍，提高刀具的切削性能。
研 究指出，TC4 钛合金薄壁件的最优切削速度 vc =65 m ⋅ min -1，进给量 f = 0. 05 mm ⋅ r -1，背吃刀量 ap =0. 25 mm。
对 TC4 高速切削的不同切削参数组合进行了研究，发现在切削速度 vc = 72. 2 ~101 m ⋅ min -1、切 削 深 度 ap = 0. 5 mm、进 给 量 f =0. 11 mm⋅r -1 时，TC4 钛合金的切削加工性能较为理想，且加工表面质量优于低速范围。