為什麽航空航天工（gōng）業所用材料比通常用於汽車工業的鑄鐵（tiě）、鋼材等更難加工?金屬（shǔ）切（qiē）除過程是（shì）工（gōng）件材料由塑性變形到斷裂並形成切屑的過程。由材料學的標準拉伸試驗獲得的應力—應變圖（tú），給出了材料在達到斷裂或強度極限時的（de）塑性變形量，其相關數據可從標準（zhǔn）的材料手冊中查（chá）到。各種鋼材根據其不同成分和（hé）熱處理狀態對（duì）應的可加工性分布位置。大體上可分（fèn）為普通碳鋼、未淬硬（yìng）的合金鋼和淬硬的合金鋼。硬度低、延伸率大的材（cái）料在加工時產生較大的塑性變形，形成長切屑;相反，硬度高（gāo）、延伸率小的材料形成短切屑。

材料（liào）的單位斷裂能與斷裂應力（lì）和斷裂應變的乘積成正比，它是材（cái）料塑性變形消耗的能（néng）量，並在（zài）切屑形成過程中轉變為熱量，是切削區的第一個熱源。切削區的第二個（gè）熱源是切屑與前（qián）刀麵摩擦產生的熱，材料的韌性越好，與前（qián）刀麵（miàn）的接觸長度越長，產生（shēng）的摩（mó）擦熱也（yě）越多。

航空航天工業用（yòng）的（de）鈦合（hé）金、鎳（niè）基超（chāo）級合金(Inconel等)由於具有（yǒu）很高的強度和（hé）韌性，切削時需要很大的塑性變形能，並與刀刃摩擦產生大量切削熱，而它們很低的導熱係數使熱量集中在切（qiē）削區和刀/屑界麵，對刀具壽命造成不利影響。因（yīn）此，如何有效加（jiā）工此類材料是 對切削加工（gōng）的極大挑（tiāo）戰。

刀具塗層技術是針對切屑（xiè）形成過程中產生很高的力和熱對刀具造（zào）成不利影響而開（kāi）發的新技術，根據不同的應用領域，塗（tú）層刀具比未塗層刀具的（de）壽命可提高2～10倍。

塗（tú）層的正確選擇應與工件材料、切屑變形（xíng）特性和切削條件（jiàn）相匹配（pèi），早期開發的TiN和TiCN塗層仍（réng）然適用於在一般切削條件下加工碳鋼和合（hé）金鋼。但是，隨著切削速度（dù）的提高，就需要采用TiAlN塗（tú）層，因為這種塗層在高溫下具有很好的穩定性。

加工難切削的（de）航空航天材料時，要求刀具有最佳的切削（xuē）刃設計，包括與切削刃鋒利性相關的微觀幾何形狀。例如，切削刃的（de）倒棱或鈍化，鈍化程度在切削刃全長上有的要（yào）求均勻一致，有的要求有所變化。典型的鈍化圓弧半（bàn）徑為0.025mm，以降低刃口應力的集中程度，更好（hǎo）地保護PVD塗層。

為了（le）更好地加工難加工材料，材料科學家已經（jīng）開發了（le）新的塗層牌號，包括（kuò）添加（jiā）Si到TiN中形（xíng）成（chéng）的TiSiN塗層，或在AlTiN塗層中增加Al含（hán）量，或用Cr代替Ti開發出AlCrN塗層，以（yǐ）及（jí）具有更高硬度、韌性和（hé）抗高溫氧化性能的納米結構塗層。與未塗層刀具相比，塗層刀具可以在其它條件相同的（de）情況下采用更（gèng）高的切削速度和獲得（dé）更長（zhǎng）的刀具壽命。一些研究成果解釋了在不同切削條件下塗層的工作機理，開發了耐磨粒磨損、抑製微觀裂（liè）縫、降低摩擦係數、形成穩定的AlCr氧化膜和更好耐熱性等多樣化的塗層功能。