多層膜摩擦學(xué)特性的測試與模擬.pdf

1、在金屬表面加工薄膜層是提高材料性能的重要途徑之一.多層膜尤其是梯度多層膜能改善各膜層的受力情況,特別是能改善膜層與基體界面及膜層與膜層界面處的應(yīng)力、應(yīng)變分布,從而能有效的防止薄膜的裂紋形成及膜層的脫落.該文采用有限元程序分析和試驗(yàn)方法研究多層膜與應(yīng)力分布間的關(guān)系,得到的主要結(jié)論可總結(jié)如下:(1)該文在Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境下編制的二維彈性有限元分析程序,將程序分成若干模塊,將每個模塊分別封裝在類中,使程序流程清晰,調(diào)試容易;

2、程序可用于解決彈性接觸問題,邊界條件修改容易,并可以圖形直觀輸出應(yīng)力場分布;網(wǎng)格的劃分便于模擬多層膜模型;前處理及后處理程序,稍加處理,就可以應(yīng)用于其它有限元程序.(2)運(yùn)用有限元法研究了多層膜主要膜層參數(shù)對應(yīng)力分布的影響,得到的主要結(jié)果是:膜層厚度過大或過小,都會使表面的最大剪切應(yīng)力值下降;膜層彈性模量的增加,將使表面處的最大剪切應(yīng)力隨之增加,而界面處的最大剪切應(yīng)力還要取決于膜層與基體間的彈性模量的差值;隨著膜層層數(shù)的增加,界面處的最

3、大剪切應(yīng)力值逐漸降低,且其最大值逐漸移向前緣;隨著膜層表面摩擦系數(shù)μ的增加,界面處的最大剪切應(yīng)力,在接觸前緣附近,都是隨著μ的增加而增加,而在接觸后緣則都隨著μ的增加而降低.(3)利用原子力顯微鏡測試手段,對Cu膜、Ni膜及Cu/Ni多層膜的摩擦學(xué)特性進(jìn)行分析,結(jié)合理論分析與試驗(yàn)結(jié)果,表明多層膜與單層膜相比,既能有效的改善基體的受力狀況,又能降低表面所受的摩擦力,這正是多層膜的優(yōu)勢所在.該文所得的有關(guān)結(jié)果和結(jié)論,可為確定及制備覆層膜提供