[發(fā)明專利]一種測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310246825.7
• 申請日: 2013-06-20
• 公開（公告）號: CN103364285A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝東;冷永祥;黃楠
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G01N3/32
• 分類號: G01N3/32
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51227
• 代理人: 李順德;王睿

1.一種測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于包括以下步驟：

A、選取金屬細(xì)長梁作為基體（101）并在基體（101）表面的不同位置沉積多個待檢測的薄膜（102）作為試樣件（1）；

B、利用懸臂梁振動設(shè)備（2）使得試樣件（1）做懸臂梁彎曲振動，振動頻率為f，振動時間為t₀，以試樣件（1）的自由端為坐標(biāo)原點建立直角坐標(biāo)系，并且在試樣件（1）振動的過程中通過高速攝像系統(tǒng)記錄試樣件（1）從自由端到固定端每隔△x位置時的振幅y；

C、對獲得的數(shù)據(jù)△x和y進(jìn)行函數(shù)擬合，得到試樣件（1）的振幅分布函數(shù)y(x)，x＝ｋ△x，其中ｋ為自然常數(shù)；然后對振幅分布函數(shù)y(x)再進(jìn)行一階微分y(x)′和二階微分y(x)′′的數(shù)據(jù)處理，并將結(jié)果代入公式得到試樣件（1）做懸臂梁彎曲振動時從自由端到固定端的應(yīng)力幅分布，公式中E表示基體（101）的彈性模量，h表示試樣件（1）的厚度；

D、根據(jù)計算出的應(yīng)力幅分布和每個薄膜（102）中心所在的位置確定該處薄膜（102）所受到的平均應(yīng)力幅值Ｓ；

E、觀察基體（101）表面沉積的薄膜（102）否有開裂或剝落，如果薄膜（102）沒有開裂或剝落，則重復(fù)B步驟和E步驟，當(dāng)重復(fù)E步驟操作N次時，發(fā)現(xiàn)某處薄膜（102）有開裂或剝落，則認(rèn)為該處薄膜（102）已經(jīng)失效，該處薄膜（102）的疲勞壽命次數(shù)定義為(N-1)×t₀×f，若其它位置處的薄膜（102）還沒有開裂或剝落，則繼續(xù)重復(fù)B步驟和E步驟，直到基體（101）表面沉積的所有薄膜（102）都失效；

G、根據(jù)D步驟和E步驟作所得結(jié)果繪制薄膜S-N曲線。

2.如權(quán)利要求1所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：所述懸臂梁振動設(shè)備（2）的激振位置位于試樣件（1）的固定端。

3.如權(quán)利要求2所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：在步驟E中，采用光學(xué)顯微鏡觀察基體（101）表面沉積的薄膜（102）否有開裂或剝落。

4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一項權(quán)利要求所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：所述基體（101）采用不銹鋼、鈷基合金或者鈦合金制作而成。

5.如權(quán)利要求4所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：所述基體（101）的長度l為50～200mm，寬度b為5～10mm，厚度h為0.5～1mm。

6.如權(quán)利要求5所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：所述薄膜（102）的面積小于b×bmm²，其中b為基體（101）的寬度，薄膜（102）的厚度ｗ為5～5000nm。

7.如權(quán)利要求6所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：在步驟B中，所述試樣件（1）的振動頻率f為1～100Hz，每次振動時間t₀為5～60min。

8.如權(quán)利要求7所述的測試薄膜彎曲疲勞壽命的試驗方法，其特征在于：在步驟C中，所述△x的取值為1～3mm。