本文關(guān)鍵詞：劃痕儀的校準(zhǔn)及劃痕法對(duì)薄膜結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)試研究　出處：《太原理工大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：薄膜涂層材料的應(yīng)用逐漸增多,而薄膜機(jī)械性能優(yōu)劣和應(yīng)用的可靠性很大程度上取決于薄膜與基體的界面結(jié)合強(qiáng)度。劃痕測(cè)試法作為一種評(píng)價(jià)薄膜與基體界面結(jié)合強(qiáng)度的方法,操作簡(jiǎn)單、測(cè)試結(jié)果可量化和測(cè)試重復(fù)性好應(yīng)用十分廣泛,尤其適用于對(duì)硬質(zhì)薄膜與基體結(jié)合強(qiáng)度的測(cè)量。薄膜臨界載荷作為評(píng)價(jià)膜/基界面結(jié)合強(qiáng)度的參量,其在劃痕中受許多非界面因素的影響,如測(cè)試儀器本身載荷與位移的準(zhǔn)確輸出、機(jī)械強(qiáng)度、薄膜與基體性質(zhì)、壓頭曲率半徑、載荷加載速率、薄膜厚度等因素。為此,論文首先采用儀器外接標(biāo)準(zhǔn)傳感器對(duì)實(shí)驗(yàn)所用的劃痕測(cè)試儀進(jìn)行位移因子和載荷因子的校準(zhǔn),修正了位移因子和載荷因子的偏差。并對(duì)薄膜標(biāo)準(zhǔn)樣品進(jìn)行劃痕測(cè)試驗(yàn)證,數(shù)值重復(fù)性好,表明了劃痕測(cè)試儀的良好測(cè)試狀態(tài)。其次,對(duì)劃痕作用下硬質(zhì)薄膜失效形式和失效機(jī)理分析,劃痕測(cè)試時(shí)薄膜的界面失效之前總會(huì)先發(fā)生薄膜的裂紋及薄膜的斷裂。以沉積在Si基體和304不銹鋼基體的典型硬質(zhì)薄膜DLC為主體研究對(duì)象,討論基體性質(zhì)、薄膜厚度、壓頭曲率半徑非界面因素對(duì)DLC薄膜剝落臨界載荷的影響,并對(duì)劃痕形貌觀察分析薄膜表面裂紋的變化。由于直接在基體上沉積DLC,結(jié)合強(qiáng)度并不是很好,所以兩種基體上都沉積了相同厚度的Ti過(guò)渡層。DLC薄膜的劃痕測(cè)試中,聲發(fā)射信號(hào)的突變可以初步判定薄膜失效的臨界載荷,不同基體的膜/基界面結(jié)合體系表現(xiàn)完全不同的劃痕失效形貌。Si基體之上薄膜發(fā)生大面積剝落失效,304不銹鋼基體之上薄膜以碎片狀剝落。同種基體上不同厚度薄膜劃痕測(cè)試其薄膜剝落的臨界載荷值先增大后減小,過(guò)渡層的厚度一定時(shí),在不同基體上沉積的DLC薄膜會(huì)有一個(gè)最佳厚度值使得薄膜與基體結(jié)合強(qiáng)度最好。Ti過(guò)渡層厚度是200nm,Si基體上沉積500 nm的DLC時(shí)結(jié)合強(qiáng)度最好;304不銹鋼上沉積800 nm的DLC時(shí)結(jié)合強(qiáng)度最好。使用不同曲率半徑的壓頭對(duì)DLC薄膜做劃痕測(cè)試,不論是對(duì)于Si基體還是304不銹鋼基體,DLC薄膜剝落的臨界載荷都隨壓頭的曲率半徑增大而增大。壓頭的曲率半徑越大,薄膜剝落之前的劃痕表面薄膜裂紋、薄膜的斷裂現(xiàn)象可觀察的更明顯。本文還對(duì)金屬薄膜為代表的軟膜的膜/基結(jié)合強(qiáng)度進(jìn)行測(cè)試研究。通過(guò)對(duì)金屬薄膜與不同性質(zhì)基體材料結(jié)合體系的劃痕測(cè)試表明,由于金屬等軟薄膜良好的塑性變形能力,在劃痕實(shí)驗(yàn)中,不會(huì)出現(xiàn)類似硬質(zhì)薄膜的裂紋,斷裂和脫落等變形形式。聲發(fā)射信號(hào)檢測(cè)裝置的劃痕測(cè)試儀并不能初步確定出薄膜分離的臨界載荷,其薄膜表面的劃痕形貌也沒(méi)有明顯失效現(xiàn)象,而是以沿劃痕方向的延展塑性變形為主。薄膜的結(jié)合強(qiáng)度需要結(jié)合劃痕深度和表面成分分析等手段加以判定,有效的表征和測(cè)量方法還需進(jìn)一步的研究。
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TB306

【參考文獻(xiàn)】

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1 聶朝胤;安藤彰朗;盧春燦;廖兵;;Ti摻雜及Ti應(yīng)力緩和層對(duì)類金剛石薄膜附著力的影響[J];功能材料;2009年02期

2 唐武;鄧龍江;徐可為;;金屬薄膜結(jié)合性能的評(píng)價(jià)方法研究[J];稀有金屬材料與工程;2007年08期

3 楊班權(quán);陳光南;張坤;羅耕星;肖京華;;涂層／基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度測(cè)量方法的現(xiàn)狀與展望[J];力學(xué)進(jìn)展;2007年01期

4 ;Evaluation of the Interfacial Adhesion between Brittle Coating and Ductile Substrate by Cross-Sectional Indention[J];材料熱處理學(xué)報(bào);2004年05期

5 鄭小玲,游敏;拉伸法測(cè)定涂層界面強(qiáng)度的適用性研究[J];粘接;2003年02期

6 任鳳章,周根樹(shù),趙文軫,胡志忠,鄭茂盛,鞠新華;鼓泡法測(cè)量有機(jī)薄膜力學(xué)性能[J];自然科學(xué)進(jìn)展;2002年06期

7 周明,張永康,蔡蘭;激光層裂法定量測(cè)定薄膜界面結(jié)合強(qiáng)度[J];中國(guó)科學(xué)E輯:技術(shù)科學(xué);2002年01期

8 任鳳章,鞠新華,周根樹(shù),胡志忠,趙文軫,鄭茂盛;鼓泡法薄膜力學(xué)性能測(cè)試的研究現(xiàn)狀[J];稀有金屬材料與工程;2001年05期

9 胡樹(shù)兵,崔];劃痕試驗(yàn)法的物理模型及研究現(xiàn)狀[J];湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào);2001年01期

10 李偉,彭立華,沈?yàn)?鄧澤賢,宋顯輝;測(cè)量微米級(jí)薄膜厚度與彈性模量的一種新方法[J];武漢工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);1999年05期

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