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TiN薄膜的残余应力调控及力学性能研究  
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【英文篇名】 Study on Residual Stress Modulation and Mechanical Properties of Titanium Nitride Coatings
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【作者】 邱龙时; 乔关林; 马飞; 徐可为;
【英文作者】 QIU Longshi; QIAO Guanlin; MA Fei; XU Kewei; State Key Laboratory for Mechanical Behavior of Materials; Xi'an Jiaotong University; School of Mechanical and Materials Engineering; Xi'an University;
【作者单位】 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室; 西安文理学院机械与材料工程学院;
【文献出处】 机械工程学报 , Journal of Mechanical Engineering, 编辑部邮箱 2017年 24期  
期刊荣誉:中文核心期刊要目总览  ASPT来源刊  中国期刊方阵  CJFD收录刊
【中文关键词】 TiN薄膜; 曲率法; 残余应力; 结合强度; 力学性能;
【英文关键词】 TiN coatings; curvature method; residual stress; adhesion strength; mechanical property;
【摘要】 残余应力是制约物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)硬质薄膜厚度的关键因素。采用多弧离子镀技术在高速钢基体上制备了厚度从3.7mm到15.5mm的TiN薄膜,结合曲率法和有限元法研究残余应力及结合性能随膜厚的变化规律。结果表明,随着膜厚的增加,基片弯曲程度加剧,而薄膜平均残余应力降低;膜层内残余应力的整体水平决定了界面切应力大小,薄膜结合性能随界面切应力的增加而降低。增加基体偏压、降低工作气压均导致薄膜内部残余应力的升高。当残余压应力较高时,TiN薄膜具有细小、致密的柱状晶结构,并呈现(111)择优取向,薄膜硬度及断裂韧度较高,耐磨性能良好。研究结果提示我们,通过残余应力的调控可提高硬质薄膜的力学特性。
【英文摘要】 The residual stress is the key factor determining the thickness of PVD hard coatings. In present study, TiN coatings with thickness ranging from 3.7 mm to 15.5 mm are fabricated on high speed steel by multi-arc ion plating(MAIP). As the coating thickness increases, the curvatures of substrate become more pronounced yet the average residual stresses are decreased. Combining the substrate curvature method and finite element analysis(FEA), the dependences of residual stress and adhesion strength on coating thi...
【基金】 国家自然科学基金资助项目(51371136,51471130)
【更新日期】 2018-01-15
【分类号】 TG174.4
【正文快照】 0前言*金属氮化物硬质薄膜因其优异的力学性能在工模具和精密零部件表面强化等领域得到了广泛运用。通常物理气相沉积(Physical vapor deposition,PVD)技术制备的硬质薄膜内残余应力高达数GPa甚至数十GPa[1-3]。过高的残余应力容易导致薄膜失效,主要的失效形式有裂纹、翘曲、鼓

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