金刚石涂层基体间结合力的测定

结合力是制约金刚石涂层工具大规模应用的关键因素之一.针对热丝化学气相沉积制备的金刚石薄膜的膜基结合力进行划痕实验,运用划痕仪所测的声发射数据、摩擦力数据及光学、电子扫描划痕形貌来综合评定膜基结合力.评定结果表明:单一的声发射图谱或摩擦力曲线不能准确判定膜基结合力的表征值临界载荷,声发射图谱、摩擦力曲线与划痕形貌综合评定临界载荷结果才可信.     

基于划痕试验的超硬铝7A04微弧氧化膜基结合力的测试与评定

目前基于划痕试验法的金属防护层与基体结合力的研究大多是针对微弧氧化膜外的其他硬质膜层,且鲜有验证性试验.采用微弧氧化技术在7A04超硬铝合金表面成功制备出陶瓷膜层并观察了其微观形貌,利用WS-2005膜层附着力自动划痕仪在膜层上进行了划痕试验,采集了声发射信号,利用数显材料显微镜观察声发射图谱特征声信号峰对应划痕处的微观形貌,检测了划痕附近膜层显微硬度,判定了干扰信号,对膜基结合力进行了综合分析和评定.结果表明:7A04铝合金微弧氧化陶瓷膜层表面呈“火山喷射口”层叠状,划痕试验中膜层破坏仅发生在划痕内部,划痕周围没有发生大面积崩落,膜层与基体间结合力良好.     

TiN/TiCrN/TiCrAlN复合薄膜膜基结合力测定与分析

使用划痕仪对多弧离子镀制备的TiN/TiCrN/TiCrAlN复合薄膜进行了划痕实验,结合金相显微镜观察分析划痕表面形貌,综合判定了该复合薄膜的膜基结合力。结果表明,该薄膜的失效形式为周边剥落;单一的声信号曲线不能准确判定薄膜失效的临界载荷,需要声信号曲线与划痕形貌的综合判定。     

声发射监听划痕法评价膜层结合情况的有效性

本文介绍声发射技术在判断划痕临界载荷以推定膜层与基材结合情况的研究结果。实验的试样是玻璃基材真空蒸镀铝膜、软钢上电镀镍层以及不同硬度的钢样上离子镀超硬氮化钛膜层。在脆性硬质基材上无论镀软膜或硬膜,划痕试验中一旦监听到声发射信号即表明基材与膜层结合失效,此时的划痕载荷即为临界载荷。塑性基材镀软膜层直到划痕到基材也无声发射信号出现。超硬膜层与钢基材的划痕试验中,声发射信号出现时载荷往往低于临界载荷。两者的差值决定于超硬膜的厚度和膜层与基材的硬度差。     

过渡层对TiAlSiN涂层性能的影响

研究不同的过渡层对TiAlSiN涂层结合力和高温抗氧化性的影响。利用划痕仪测定临界载荷,用体视显微镜观察划痕形貌;利用高温热处理炉对试样进行800℃高温抗氧化实验和1200℃淬火实验,并观察宏观形貌;利用X射线衍射仪对涂层进行物相分析。结果表明:基材进行氮化处理对涂层膜基结合力的提升和高温抗氧化性能的提高有一定的加强作用,Cr过渡涂层对涂层膜基结合力和高温抗氧化性能的提高较大,其氧化速率远低于经过氮化处理的锆合金表面涂层的氧化速率,膜基结合力大约33N;通过物相分析,涂层均生成了对应的物相,当氮化剂量达到一定值后,会生成硬度较高的Zr N物相。     

基于划痕法的高强钢多层氧化皮结合力测试研究

为了测得高强钢多层氧化皮间的结合力,运用划痕试验法对一种高强钢氧化皮进行了划痕试验。基于声发射法和显微观察法获得不同层间剥离的临界载荷,并通过纳米压痕试验获得了不同氧化层及基体的显微硬度。根据上述试验结果计算了氧化层间的结合力以及氧化层与基体基间的结合力,并用拉伸试验法与划痕试验法进行了对比。结果表明:划痕试验法获得的结合力数据具有较高的准确性,高强钢内外氧化层间的结合力约为70MPa,内层氧化层与基体间的结合力约为38 MPa。     

压头曲率半径对硬质薄膜结合力划痕测量影响的比较研究

硬质薄膜的膜/基结合力是表征材料可靠性的重要特性参数。采用划痕法测试硬质薄膜的结合力时,有很多因素会影响到临界载荷Lc的判定,例如薄膜和基底的硬度、模量,薄膜的表面粗糙度等;此外,仪器机架刚度、划痕速率、压头的曲率半径等仪器的测量参数也会影响临界载荷Lc的判定。采用划痕测量法,研究了曲率半径为20μm,50μm和100μm的压头对单晶硅和304基底的亚微米类金刚石薄膜与基底的结合力测量的影响。研究结果显示:随着压头曲率半径的增加,2种材料的临界载荷也随之增大。     

用划痕试验法测定薄膜附着性过程中薄膜破裂形态的研究

本文通过对表征TiN、TiC薄膜与基体间附着力的划痕试验结果的深入分析发现,划痕试验中,压头在簿膜上的滑动特征以及标志此特征的作用于压头上的垂直力(载荷)与水平力(摩擦力)构成的曲线不但与薄膜与基体间的结合力有关,而且与薄膜的表面形态、膜厚以及薄膜的韧性等因素有关。薄膜破裂时,压头在薄膜上的滑动特征发生突然变化,伴随摩擦系数变化及摩擦力的剧烈变化。这些变化可做为判定薄膜临界载荷的依据,用扫描电子显微镜(SEM)和电子探针显微分析仪(EPMA)对不同基体的TiN、TiC薄膜的破裂形态进行了系统的研究,探讨了影响薄膜破裂形态的主要因素及薄膜破裂形态与正确判定临界载荷间的关系。     

铜表面划痕过程声发射特性

以半导体互连材料铜为对象,研究铜表面划痕过程声发射特征,探索划痕载荷及速度对划痕过程声发射特征影响及铜表面划痕损伤机制,为基于声发射技术表征铜表面微纳尺度材料去除过程提供理论依据。研究发现,铜划痕过程主要以塑性变形为主,呈现周期变化形貌,并产生连续型声发射信号;随划痕速度的增加,信号强度增加,而载荷变化对信号影响较小;信号强度与变形体积增加速率呈指数关系。声发射信号能较好表征划痕过程。     

钛过镀层对类金刚石薄膜的膜基结合力以及摩擦学性能的影响

采用双弧磁过滤真空弧源,在钴铬合金基体上成功地沉积了Ti/DLC多层膜,其钛过渡层利用不同的负偏压来制备.利用纳米划痕法来评价薄膜的膜基结合力,类金刚石薄膜的摩擦性能在销盘式摩擦磨损试验机进行测试.划痕法的结果均表明,增加钛的过镀层后薄膜的结合状况得到明显的改善,纳米划痕法测试膜基结合力表明其临界载荷可达到740mN,摩擦磨损实验可以看出镀膜后的样品的摩擦系数均在0.1左右,DLC薄膜可极大地改善钴铬合金的摩擦学性能.