TiN涂層裂紋三維有限元分析.pdf

1、耐磨涂層廣泛應(yīng)用于機器零部件的摩擦接觸表面，以提高接觸局部區(qū)的抗摩擦磨損能力、延長零部件的使用壽命。而在通常加工過程中，涂層與基體的結(jié)合界面、以及涂層本身不可避免地存在缺陷，在滾、滑循環(huán)接觸載荷作用下容易萌生裂紋，導(dǎo)致涂層失效或與基體剝離。分析涂層—基體的應(yīng)力分布規(guī)律、裂紋萌生機理、裂紋缺陷的斷裂強度是非常重要的。 本文采用有限元方法研究了TiN涂層在彈性球靜壓及滑動、圓柱體滑動狀態(tài)下的二維和三維的彈塑性摩擦接觸問題，計算分析了

2、涂層—基體的應(yīng)力分布規(guī)律、裂紋可能萌生的形態(tài)和部位、涂層厚度和摩擦系數(shù)的影響、涂層表面及界面裂紋的斷裂強度。結(jié)果表明：(1)涂層表面接觸區(qū)域邊界處有最大拉應(yīng)力，在循環(huán)滑動接觸載荷作用下將萌生與滑動方向垂直的疲勞裂紋；(2)涂層越薄越容易產(chǎn)生表面裂紋，越厚越容易產(chǎn)生界面裂紋；(3)摩擦系數(shù)越大越容易產(chǎn)生表面和界面裂紋；(4)涂層厚度、基體材料、裂紋形狀、裂紋傾角等參數(shù)對涂層表面和界面裂紋的J積分有顯著影響。其中基體為Hss時界面裂紋J積分