资源描述：
《涂层压入仪的研制及其应用.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第5卷第l期粉末冶金材料科学与工程2X(刀年3月P/MMS&E”涂层压入仪的研制及其应用2》3,3)4易茂中胡奈赛何家文戴耀,,(粉末冶金国家重点实验室长沙41083).、、摘要报道了涂层压入仪的研制背景结构原理主要技术特性及其应用举例该仪器具有连续,,加载却载功能并配有声发射和光学系统能测量并记录连续的载荷与压入深度关系曲线能用声.,发射系统对测试过程中涂层试样的开裂和剥落进行动态监测并确定对应的载荷用涂层压入仪面压面开pw可反映涂层的结合强度;作界入测得厚涂层与基体界裂的临界载荷也可正面压入考,,
2、察薄膜与基体的结合区分薄膜开裂和剥落并精确测定其对应的载荷值用加载过程中发生初始.、、剥落的载荷表征膜的结合强度涂层压入仪还可用于膜韧性膜和膜/基断裂韧性离子氮化层脆性.,、、、等的评价测定块体材料硬度塑性功弹性功弹塑性比等性能指标;压入;;;结合强度关键词涂层压入仪连续加载却载涂层分类号TH87涂层与基体的结合强度是评价涂层质量最重要的性能指标.它是涂层研究者和使用者共.,〔’〕同关注却远未规范和完善的一个热门问题压人法是一种较有希望的方法原因在于较易建立力学模型,有可能建立载荷与界面力学参量之间的
3、关系,进而根据涂层开裂和剥落的方式建立有针对性的失效判据.1研制背景.11正面压入测定薄涂层与基体结合强度的需要以往对薄涂层正面压人测定结合强度的研究表:明z[]在不同载荷(属多点分级或固定载荷)下进行侧平端漆压人试验,出现周向裂纹及涂层环状剥落,剥落面积.lp。的大小与压人载荷的关系如图所示图为涂层.开始剥落的临界载荷,可用来表征结合强度随压人载荷的增大,剥落尺寸增大,达到一定程度后两者呈.线性关系,其斜率可作为界面断裂韧性的一种度量但是压人过程中涂层的破坏方式不确定,难以从实;p。图,在涂层表面压
4、入及压入过程中裂纹验上控制裂纹首先从界面处萌生临界载荷尚难精确测定;压人过程中界面的受力和破坏过程还不与载荷之间的关系示意图;清楚未能建立临界载荷与膜基结合强度的内在联一收稿日期1望为1-03.,l)国家自然科学基金资助项目(No5917105159471肠5):2)通信地址湖南省长沙市中南工业大学粉末冶金研究所,3)西安交通大学金属材料强度国家重点实验室西安71仪又9,4)装甲兵工程学院九室北京1以刃72粉末冶金材料科学与工程第卷5.,;pC系膜基结构因素对的影响也难以分析要解决这些问题应从试验仪器
5、和力学模型两方面.人手在实验技术方面,改进压人设备的加载卸载系统,使其具有连续加载卸载功能,并引人监,,,测和监控技术以揭示破坏形式及其规律找到与膜基结合强度直接相关的过程为建立压人法的力学模型提供实验依据..,2界面压入测定厚涂层与基体结合强度的需要真空等离子喷涂、超音速火焰喷涂等新的热喷涂技术的出现,使涂层的结合强度大大提.高因受胶的粘结强度等因素的限制,传统的粘结拉伸法已不适合评价高结合强度的热喷涂涂..,层新近推出的如图2所示的界面压人法可望成为一种合适的方法{3J但是其测试多用普通维氏硬度计
6、多点分级加载,用界面开裂后裂纹长度或与裂纹长度有关的参量表征结合强度,例.,,。如临界应变能释放率`界面韧性cK玩川最近用多点分级载荷测得了不同厚度的超音sage,pn速火焰喷涂C巧q/NIrC涂层界面裂纹长度c与载荷具有指数关系CocnP取决于涂层厚..,一度图3为界面压人法测定的hic与帅的关系曲线由图3可知不同厚度涂层的nIchip曲..,p,p,线交汇于一点该点所对应的载荷为临界载荷用表征结合强度l一2沁阿脚四仑一2903e392礴-匆86r_}临界载荷`Jf、~、、、’`--涂层`4f少21
7、海公一31丫l012⋯345⋯678帅一图2界面压入示意图图3界面压入法测定的nICnIp关系协娜’[J等都是在一定载荷下用维氏硬度计测定对应的界面裂纹长度或更换不同的试验,,,Cpw位置并限级加载多点测试后得到载荷与界面裂纹长度的关系从而确定cK`和等参..量由于实验过程为非连续加载,不同部位又有分散性,故实验工作量很大测定裂纹长度是卸载后进行的,由于存在闭合效应,裂纹长度测量又受测试分辨率的影响,故测得的裂纹长度不.,、一定是在加载下裂纹的真实长度因此需要改进分级多部位加载并卸载后测定裂纹长度的方
8、法..综上所述,压人法都是在普通硬度计或限级加载的设备上进行硬度计不具备连续加载卸.,、,载功能也难以确定涂层开裂剥落时所对应的载荷为此作者研制了一种具有新颖性的涂层.压人仪slt2涂层压入仪结构原理和技术特性.、,图4是涂层压人仪的原理框图连续加载卸载为直流电机驱动的运动机构直流电机受:第1期易茂中等涂层压人仪的研制及其应用,、控于控制单元以调节和控制加载卸载速..O一15N显示度加载范围为0载荷传感器为连续加载电阻应变式荷重传感器,弹性梁及电阻应卸载
