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评估TiN薄膜与基材结合的划痕试验及有限元模拟
  • ISSN号:1004-0595
  • 期刊名称:《摩擦学学报》
  • 分类:TH117.3[机械工程—机械设计及理论]
  • 作者机构:[1]中国科学院金属研究所,辽宁沈阳110016
  • 相关基金:国家自然科学基金资助项目(50475159).
中文摘要:

通过有限元模型模拟划痕试验得到的结果表明∶切应力的起伏变化、膜/基界面处切应力差值、接触区附近膜层表面张应力、高载下的几种应力集中等,对膜/基体系的失效都有重要的作用.通过模型计算临界载荷下的膜/基界面处切应力差值,可用来评价膜层与基材的结合强度;提出了划痕试验中膜/基体系失效的2种机制.不同性能基材的TiN膜/基体系划痕试验结果,可验证本文有限元模拟的有效性,并表明临界载荷是膜/基结合强度、体系承载能力、内聚结合性能等的综合反映;低载往复摩擦磨损试验的结果进一步证实,用划痕试验的临界载荷评估膜/基结合强度具有局限性.

英文摘要:

The finite element simulation for scratching test showed that undulant variation of shear stress,difference of shear stress at interface of film/substrate,surface tensile stress around contact region,several concentrations under high loading etc. played important roles on failure of film/substrate. The difference of shear stress between film and substrate near interface,which was calculated by the FEM simulation at critical load of scratching test,could be used as a criterion for estimating adhesive strength. Two mechanisms of failure of film/substrate system in scratching test have been suggested. The validity of the FEM simulation has been confirmed by the result of scratching test to TiN film deposited on different substrate. The critical load resulted from synthetic effect of film/substrate system performance,such as adhesion strength,load bearing capacity,cohesion strength. The limitation of estimating adhesive strength of film/substrate by critical load in scratching test further proved by results of friction and wear test in reciprocating sliding under low loading.

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期刊信息
  • 《摩擦学学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国科学院兰州化学物理研究所
  • 主编:薛群基
  • 地址:兰州市天水中路18号
  • 邮编:730000
  • 邮箱:tribology@lzb.ac.cn
  • 电话:0931-4968238
  • 国际标准刊号:ISSN:1004-0595
  • 国内统一刊号:ISSN:62-1095/O4
  • 邮发代号:54-42
  • 获奖情况:
  • 中国科学院优秀期刊三等奖,甘肃省达标期刊优秀奖,1999年、2000年连续2年获工程类学术影响因子第一名
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:11879