滚动接触疲劳法评定硬质薄膜的结合强度

工件大多在交变应力下服役,薄膜的剥落是一个长时间高周次过程,其失败过程属疲劳失效。采用高周次界面疲劳强度作为膜基结合强度的判据,以膜基界面处的切应力△τ表征膜基界面疲劳强度。采用该方法对气相沉积硬质薄膜的结合强度进行了评定,并与划痕法比较。结果表明,薄膜在膜基界面处剥落,该方法对同因素十分敏感,而对非界面因素不敏感,因而是一个有效的测量膜基界面结合强度的方法。可用来比较不同方法制备的不同成分和硬度     

金刚石薄膜膜基界面结合强度测量技术的研究进展

膜基界面结合强度的测量与评价是金刚石薄膜制备与应用关键问题，本文介绍了国内外金刚石薄膜膜基界面结合强度的几种典型的测量方法，着重探讨了膜基界面结合强度的精确定量测量技术的研究现状以及发展趋势，提出了用一种新的内涨鼓泡测量法，对复杂形状基体上金刚石薄膜膜基界面结合强度进行精确定量检测，为金刚薄膜的制备工艺优化及其质量的评估提供可靠的依据和标准。     

膜基界面结合强度表征和评价

膜基界面结合强度是直接关系到膜基体系最终使用性能和可靠性的关键因素。对现用的薄膜与基体之间界面结合强度表征方法进行了综合评述,并报道了一些研究新进展。     

膜基结合强度评定方法的探讨―划痕法、压入法、接触疲劳法测定的比较

薄膜（镀层）与基体之间的结合强度是评价薄膜质量的重要性能指标。目前使用最广泛的是划痕法和压入法，这些都属于一次性加载方式。一种较好的评定硬质膜膜基结合强度的方法是采用以临界剪切应力幅△τc作为判据的滚动接触疲劳法。通过与划痕法，压入法的对比可知表征结合强度大小的剪切应力幅只对界面因素敏感，对非界面因素不敏感，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。     

鼓泡法定量测量金刚石薄膜膜基界面结合强度的实验研究

金刚石薄膜膜基结合强度的测量与评价是其制备与应用的关键。本文根据内涨作用下薄膜发生鼓泡变形的原理，开发了一种新的适用于金刚石薄膜膜基结合强度定量检测的测试系统，并采用光刻法和湿式各向异性刻蚀技术制备得到金刚石薄膜自支撑窗口试样。采用OFV-3000光纤激光振动仪测量薄膜鼓泡时的垂直位移，测量精度可以达到0．3164μm。通过实验实现了对硅基底金刚石薄膜结合强度的定量检测，实验得到的薄膜结合强度为4．28726J/m^2。这种鼓泡测量法不仅适用于硅平面基底电子元器件的膜基界面结合强度的测量，而且还可以推广应用到硬质合金复杂形状基底的膜基界面结合强度的测量中，从而为金刚石薄膜在电子元器件行业以及工具行业中的应用提供了可靠的依据。     

用单摆冲击划痕法测定膜基界面结合强度

膜和基体之间界面结合强度是评价膜层质量很重要的性能指标.采用单摆冲击划痕法对膜基界面结合强度进行了定量研究.单摆冲击划痕法具有动态加载的特性,可从力和能量两个方面获得膜基破坏过程信息,用其测定的膜基界面单位面积所消耗的能量ε可用来定量表征膜基界面结合强度.研究结果表明,提高镀层磷含量、选择合适的基材表面粗糙度(Ra≈0.4μm)和合适的热处理温度(400℃)有利于提高Ni-P化学镀层的界面结合强度和临界法向载荷.     

纳米压入技术表征薄膜（涂层）的力学性能

采用纳米压入技术测试薄膜（涂层）的力学性能日益受到关注。测试过程中可自动记录载荷－压深曲线,能够获取薄膜（涂层）的硬度、弹性模量、薄膜（涂层）自身结合强度、膜基界面结合强度、残留应力、屈服强度以及应变硬化率等力学性能数据。本文扼要介绍了纳米压入技术表征薄膜（涂层）力学性能的测试原理。     

热丝CVD金刚石涂层膜基界面结合强度研究新进展

硬质合金基体金刚石涂层工具产业化应用的主要障碍之一在于涂层的膜基界面结合强度较差,易引发涂层早期脱落。提高膜基界面结合强度、保证刀具正常使用寿命,已成为金刚石涂层工具产业化亟待解决的主要问题。我们介绍了近年来在提高硬质合金基体金刚石涂层膜基界面结合强度方面所取得的一系列研究新进展,并提出了进一步改善其膜基界面结合强度的新思路,以促进热丝CVD金刚石涂层工具的产业化应用。      

深冷处理对GLC多层薄膜界面结构及结合强度的影响

为了研究深冷处理后GLC多层薄膜界面结构及结合强度的变化,采用非平衡直流磁控溅射技术,在W9高速钢上沉积了含GLC功能层、Cr/C梯度层及Cr底层的类石墨碳多层薄膜,厚度约为4μm。采用液氮(-197℃)对GLC/高速钢复合体系进行深冷处理,借助XPS、SEM及TEM表征了GLC薄膜的表面、断面结构及界面微观组织;采用洛氏硬度仪定性考察了薄膜的膜基结合强度。结果表明:复合体系经深冷处理后除基体的硬度及承载能力得以提高外,多层膜各层及基体中裂纹的萌生及传播受到抑制,界面结合强度明显增强。其作用机理在于深冷处理后,Cr底层的柱状晶结构被"打破",纤维状结构消除,组织更加致密均匀;同时,Cr/C梯度层中Cr晶粒碎化平均尺寸由20 nm减小为5 nm,达到细晶强化效果。因此,膜基及层间界面结构得以改善,界面失配减小,基体及多层膜各层间的变形协调性能增强。     

物理气相沉积TiN涂层结合力的研究现状与展望

物理气相沉积涂层质量指标主要通过涂层与基体结合强度来评定,因此,结合力决定了涂层是否可用.镀层的结合力强度既取决于膜/基界面的物理和化学相互作用,同时也取决于界面区的微观结构.本文阐述了薄膜中残余应力形成的原因,并分析了其引起的机理.综述了中间层Ti薄膜,梯度镀层及渗氮层与基体界面结合力的关系,从而提高界面结合强度.为合理设计PVD新型涂层提供依据.     

涂、镀层的结合强度评定

涂、镀层与基体的结合强度是评价其质量的重要性能指标．常用的结合强度评定方法：厚涂层采用粘结拉伸法;薄膜镀层用划痕法。本文指出了这两种方法存在的问题。我们自行设计制造的涂层压入仪．采用楔压法测得热喷涂层的结合强度．当结合强度高于粘胶强度时仍有效。采用正压法测定气相沉积薄膜的结合强度并与划痕法作了比较。我们提出用接触疲劳试验测定硬质薄膜的界面疲劳强度评定结合力。这种方法接近于工具服役状况,其破坏形式是界面剥落．只对界面状态敏感。不受非界面因素影响,因而可作为动态结合强度的判据。     

微弧氧化对AZ91D镁合金力学性能的影响

利用扫描电镜观察AZ91D镁合金微弧氧化膜形貌,通过静拉伸试验和疲劳试验研究微弧氧化后AZ91D镁合金试件的抗拉强度和疲劳性能,借助体视显微镜和扫描电镜观察疲劳断口形貌。结果表明,微弧氧化陶瓷膜内层致密,具有良好的韧性,并且与基体结合强度高,微弧氧化处理对 AZ91D镁合金的抗拉强度没有影响。微弧氧化处理后,在均值S_m=4.72 kN、幅值S_a=3.15 kN、应力比R=0.2、载荷为等幅谱及频率为10 Hz疲劳试验条件下,AZ91D 镁合金的平均疲劳寿命为54148次循环,与化学氧化处理相当。     

Effects of intermixing process on bonding strength of IBED CrN coatings

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＨｉｇｈｅｎｅｒｇｙｐａｒｔｉｃｌｅｓｒｅｃｏｉｌｉｎｇｉｓｕｓｕａｌｌｙｕｓｅｄｔｏｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｔｈｅｉｎｔｅｒｆａｃｅｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｃｏａｔ ｉｎｇ ｓｕｂｓｔｒａｔｅａｄｈｅｓｉｏｎ ｐｒｏｐｅｒｔｙ[1,2 ].Ｂａｓｉｃａｌｌｙ ,ｔｈｅＩＢＥＤ (ｉｏｎｂｅａｍ ｅｎｈａｎｃｅｄｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ)ｉｎｔｅｒｍｉｘｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｃｌｕｄｅｓｄｙｎａｍｉｃｒｅｃｏｉｌｍｉｘｉｎｇ (ＩＤＲ)ａｎｄｓｔａｔｉｃｒｅｃｏｉｌｍｉｘ…     

Using the plasma surfacing method for depositing corrosion-resisting layers on gas and petrochemical equipment operating in hydrogen-containing media

Summary

In the previous report, to establish an evaluation method for rolling contact fatigue strength of a coating film, the endurance limit of a coated roll under contact loading was investigated and crack initiation was found to dominate the determination of the endurance strength. The authors proposed that the mechanism of cracking was a fatigue process caused by a compressive tangential stress under contact loading.

So, in this study, static and fatigue properties of Cr‐plating films under bending, tension and compression were obtained. And these properties were compared with rolling contact fatigue strengths of Cr‐plating film on a fatigue endurance diagram. As a result, we found that the rolling contact fatigue strength agrees well with the. value estimated from the static and fatigue properties, and the rolling contact fatigue strength of Cr‐plating film could be estimated from the static and fatigue properties. Also, it was found that residual stress in the Cr‐plating had a large effect on the rolling contact fatigue strength.     

8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳试验研究

为了评价当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳性能,以9.525 mm直径的8Cr4Mo4V材料钢球为研究载体,采用五球疲劳试验机开展不同应力水平下接触疲劳试验,对试验失效钢球通过失效模式与失效断口演变形式分析,确定试验数据有效性,同时提出简单程序数据处理方法对试验数据进行分析,获得不同失效概率下的钢球疲劳寿命并形成P-N疲劳曲线。结果表明:当前工艺水平航空主轴承用8Cr4Mo4V材料钢球滚动接触疲劳寿命是国外1992年试验国外材料钢球疲劳寿命的3倍以上;通过对9.525 mm直径8Cr4Mo4V材料钢球疲劳试验数据分析,求解出应力寿命函数的待定系数,可预测出不同应力水平下的接触疲劳寿命。     

表面复合强化对疲劳性能的影响

就汽车变速箱内齿轮表面不同渗碳强化工艺,及其渗碳后强力喷丸复合工艺,对接触疲劳,弯曲疲劳和小能量多次冲击疲劳性有的影响,进行了试验研究,结果表明,渗碳后强力喷丸一面复合强化可使疲劳性能得到显著改善;高浓度渗碳提高次表层强度和增加有效层深,是接触疲劳性能提高的原因之一,而强力喷丸对表面层强度的提高和引入残余压应力,中有效地弥补大量残余奥氏体所造成的不利影响,在高应力条件下,复合强化效果受到影响。     

灰铸铁拉压疲劳极限的试验研究

介绍了一种评价与测试灰铸铁铸件的拉压疲劳极限的方法.利用引伸计拉力试验中的规定总延伸强度可以评价灰铸铁的拉压疲劳极限,也可以利用该数值作为预计的疲劳极限,用于拉压疲劳试验应力水平的选取.     

Fatigue behavior of welded joint spray fused by nickel-base alloy powder

Modification of spray fusing (MSF), which is a new method, was used to improve the fatigue strength of welded joints. Cruciform welded joint of Q235B steel was processed by MSF with nickel-base alloy powder of Ni60A and Ni25A. The bonding layer between coating and weld was studied by optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM) and energy spectrum analysis. The results show that flame spray fusing can produce a coating layer with finer microstructure, lower impurities content, less air hole and higher bonding strength. Stress concentration at weld toe was significantly reduced due to smooth coating of high curvature after MSF. High cycle fatigue test results indicate that fatigue strength of welded joint spray fused by Ni60A is higher than that of welded joint spray fused by Ni25A owing to the good effect of MSF. Low cycle fatigue test results show that fatigue life of welded joint spray fused by Ni25A dose not affected by the poor effect of MSF compared with welded joint spray fused by Ni60A.     

机器人用关节减速器的失效分析及改善措施

结合理化检测分析和有限元应力分析,研究了机器人用关节减速器摆线轮及行星轮在寿命试验过程中接触疲劳失效的成因.结果表明:摆线轮齿面失效形式为胶合,行星轮齿面失效形式为过度磨损.摆线轮和行星轮齿面接触疲劳强度设计值均满足服役要求,所用材料符合设计要求.根据金相检测结果,行星轮表面热处理性能不符合设计要求,导致齿面硬度和接触...