[發明專利]以彈塑性變形的界面應力來表征硬質薄膜結合強度的方法

有效

• 申請號: 201410748384.5
• 申請日: 2014-12-08
• 公開（公告）號: CN104502273A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 朱曉東;邱龍時;魯莎;李雁淮;徐可為
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N19/04
• 分類號: G01N19/04;G06F19/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 陸萬壽

1.一種以彈塑性變形的界面應力來表征硬質薄膜結合強度的方法，其特征在于，包括下述步驟：

(1)采用循環壓入試驗機在不大于1000N的某一載荷下對沉積有薄膜的金屬或硬質合金樣品表面進行多次循環壓入測試，使樣品膜基體系發生彈塑性變形直至薄膜剝落；

(2)記錄薄膜在該載荷下發生彈塑性變形及剝落的壓入周次；

(3)對球形壓頭與膜基體系建立二維軸對稱的有限元模型，并劃分網格；對分析步進行設定；

(4)按照實際測試條件確定壓頭與膜基體系的材料屬性、彈性模量、泊松比，并根據實際受力情況設置載荷峰值、載荷最小值、切應力穩定時的循環加載周次，輸入到有限元模型中進行計算；其中，所述載荷峰值為不大于1000N；

(5)通過對有限元模型進行計算，得到反映膜基體系變形情況的相關參量：壓頭與膜基體系的接觸半徑隨加載周次的變化趨勢、壓痕形貌隨加載周次的變化趨勢、接觸半徑處膜基界面切應力值及切應力幅值隨加載周次的變化趨勢；

(6)分析比較步驟(5)所述各參量均趨于穩定后的循環加載周次，選取該循環加載周次下接觸半徑處膜基界面的切應力幅值；

(7)根據步驟(1)～(2)實際測得的薄膜剝落的加載周次，以及通過步驟(6)得到的接觸半徑處膜基界面切應力幅值，繪制切應力幅值——剝落周次曲線，用于定量表征硬質薄膜結合強度。

2.如權利要求1所述的以彈塑性變形的界面應力來表征硬質薄膜結合強度的方法，其特征在于，所述載荷最小值不大于載荷峰值的90％。

3.如權利要求1所述的以彈塑性變形的界面應力來表征硬質薄膜結合強度的方法，其特征在于，步驟(4)所述切應力穩定時的循環加載周次為10。

4.如權利要求1所述的以彈塑性變形的界面應力來表征硬質薄膜結合強度的方法，其特征在于，步驟(6)所述各參量均趨于穩定后的循環加載周次為10次，并選取在該循環加載周次下計算得到的接觸半徑處膜基界面的切應力幅值作為表征參量來定量表征膜基體系界面處結合強度。