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基于弹塑性变形的滚动接触疲劳法评价硬质薄膜的结合强度
【机构】 西安交通大学金属材料强度国家重点实验室；
【摘要】 滚动接触疲劳法表征结合强度大小的剪切应力幅是一个对界面因素敏感,而对非界面因素不敏感的力学参量,薄膜破坏过程与工况比较接近,能真实反映膜基结合状态,是一个较为合理的动态结合强度判据。但由于应力计算的模型采用弹性力学方法,对膜基结合强度较高而厚度很小的薄膜,往往加大载荷也较难使膜基界面发生分离。本文采用小直径Al2O3球的滚动接触疲劳方式,对高结合强度的硬质薄膜进行评价。一方面通过减小滚动体曲率半径将切应力峰值移向界面,另一方面采用弹性模量更高的陶瓷球,增大界面切应力,使薄膜更容易发生剥落。与弹性加载的滚动接触疲劳相比,较高的应力有可能造成金属基体的塑性变形,用赫兹弹性力学计算应力可能带来较大偏差。本文采用有限元方法计算弹塑性变形条件下的应力分布,切应力幅的计算结果更具有合理性。改进后的滚动接触疲劳法允许基体发生弹塑性变形,界面切应力大幅度提高,能够在相对较少周次下造成薄膜剥落,失效部位发生于界面,因而更适合于评价结合强度较高的硬质薄膜。
- 【会议录名称】 第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛论文摘要集（一）
- 【会议名称】第十届全国表面工程大会暨第六届全国青年表面工程论坛
- 【会议时间】2014-10-28
- 【会议地点】中国湖北武汉
- 【分类号】TB383.2
- 【主办单位】中国机械工程学会表面工程分会、中国表面工程协会