用球滚接触疲劳法评定硬质薄膜的结合强度

采用滚动接触疲劳法对气相沉积硬质薄膜的结合强度进行了研究。结果表明,反映膜基结合强度的力学参量为界面最大剪应力幅。采用数值计算的方法,可以定量得到膜基界面处的应力分布。     

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。     

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。     

高速钢表面TiN薄膜的界面疲劳剥落行为

采用多弧离子镀技术在M2高速钢(W6Mo5Cr4V2)表面制备TiN薄膜,利用滚动接触疲劳法对薄膜界面疲劳行为开展研究.结果表明,界面疲劳失效主要表现形式为薄膜剥落,疲劳裂纹最先萌生于膜/基界面,经一定周次后向薄膜表面偏折,最终造成薄膜剥落.界面最大剪切应力幅(Δτinter)是控制界面裂纹萌生和扩展的主要力学参量,通过Δτinter和临界疲劳周次(N)构建的评价模型可有效用于薄膜界面疲劳性能表征和寿命预估.界面疲劳性能与膜/基界面状态密切相关,利用Δτinter-N评价模型可有效辨别界面状态间的差异,采用辉光清洗或预制金属打底层等预处理方式均能有效提升界面抗疲劳剥落性能.选取薄膜剥落面积比为5％和50％,以及失效概率为30％、60％和90％比较发现,薄膜剥落面积比和失效概率值大小的选取不影响膜/基界面疲劳性能的判定.研究结果为镀膜轴承等零部件的疲劳性能表征和寿命预估提供了重要理论参考.     

金刚石薄膜结合强度的测量

本文介绍了新型的、可用于硬质薄膜结合强度测量的刮剥式结合强度测量方法及其装置,利用刮剥法测量了在不同基底（硬质合金和陶瓷基底）上生长的金刚石薄膜的结合强度,研究了基底表面状态及薄膜制备工艺对金刚石薄膜结合强度的影响。研究工作发现,如制备工艺适当,无论是采用热丝ＣＶＤ法还是采用微波离子束法,在基片未经表面处理和经过表面处理两种情况下,金刚石薄膜结合强度强度基本处于同一强度水平。基底的表面处理可以明显     

精细TiN陶瓷薄膜的抗拉强度和界面结合强度

采用声发射监测悬臂梁弯曲实验法测量并计算出HCD离子镀法制备的精细TiN陶瓷薄膜的抗拉强度,及其与钛基材界面抗剪切强度(结合强度)值分别是:603MPa,242MPa。     

等离子体浸没离子注入与沉积合成TiN薄膜的滚动接触疲劳寿命和机械性能

采用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII＆D）技术在AISI 52100轴承钢表面合成了高硬耐磨的TiN薄膜.膜层元素分布、化学组成和表面形貌分别用XRD,XPS表征.合成薄膜前后试样的滚动接触疲劳寿命和摩擦磨损性能分别由球棒疲劳磨损试验机和球-盘磨损试验机测定;疲劳破坏后的微观形貌通过SEM观察;薄膜力学性能经纳米压痕和纳米划痕实验评价.结果表明,TiN膜中还含有少量的TiO2和Ti,N,O的化合物.在优化条件下,TiN膜层致密均匀,与基体结合良好,纳米硬度和弹性模量分别达到25和350 GPa;最低摩擦系数由基体的0.92下降到0.2.被处理薄膜试件在90%置信区间下的最大L10,L50,La和-↑L寿命较基体分别提高了约4.5,1.8,1.3和1.2倍,疲劳寿命的分散性得到了显著改善.     

热处理对化学镀薄膜结合强度影响

利用刮剥式结合强度测量方法,研究了热处理制度对化学镀薄膜结合强度的影响,以及薄膜硬度与结合强度之间的关系。结果表明,化学镀薄膜的结合强度明显地受热处理温度的影响,在２００℃热处理后获得最高结合强度。     

表面处理对球墨铸铁接触疲劳性能的影响

本文研究了激光微熔处理和高频感应加热淬火对球墨铸铁表面组织、接触疲劳强度和接触疲劳破坏过程的影响。结果表明,激光处理和高频淬火均可提高球铁的接触疲劳强度,但其接触疲劳破坏过程和形式却不同,前者是由于硬化层与基体间裂纹扩展造成大块深层剥落,后者则是表层裂纹在油楔作用下造成小块浅层脱落。     

TiC薄膜对轴承钢表面滚动接触疲劳寿命和力学性能的影响

利用等离子体浸没离子注入与沉积（PIII＆D）技术在AISI52100轴承钢基体表面合成了Ti-C薄膜．测试了合成薄膜后试样表面的化学组成、摩擦磨损性能、纳米硬度、弹性模量和滚动接触疲劳寿命,观察了疲劳破坏后试样断面的光学形貌．XRD结果表明处理后试样表面形成了TiC相．光学显微镜下疲劳裂纹的萌生和扩展形貌揭示出疲劳破坏可能存在表面点蚀和膜层剥离两种形式．在Hertz接触应力为5．1GPa,90％置信区间条件下的疲劳寿命延长了5．5倍;最大微观硬度和弹性模量分别增加了28．4％和12．1％;相同磨损条件下的摩擦系数从0．95下降到0．15．     

奥贝球铁材料接触疲劳强度的研究

奥贝球铁材料的弹性模量比钢小，因而奥贝球铁齿轮工作时受到的表面接触应力比钢齿轮小。奥贝球铁材料的接触疲劳应力可达1426MPa以上，高于280hp柴油机齿轮的接触应力，因此用奥贝球铁代替调质氮化钢生产280hp柴油机齿轮是完全可能的。     

表面合金镀层提高钢齿轮抗点蚀性能的研究

以齿轮为研究对象,以常用的辊子模拟方法,在４５钢制辊子表面分别刷镀镍磷和镍钴合金层,与未刷镀的４５钢试件和４０Ｃｒ钢调质试件一起,进行接触疲劳强度对比试验,共试验试件４０对。结果表明,表面合金镀层能较显著地提高４５钢齿接触表面的疲劳寿命,与４０Ｃｒ钢调质试件相当,可作为４０Ｃｒ钢的代用材料,还分析了合金镀层的组织结构和性能。     

电弧超声提高电弧喷涂铬涂层的结合强度

提出了用电弧超声方法提高电弧喷涂铬涂层结合强度的新方法.作为电弧喷涂的热源,在对其施加高频调制之后,喷涂电弧可以作为超声发射源.电弧超声改善了喷涂材料的雾化效果,提高了涂层的结合强度,而且结合强度随着超声频率和激励电压的提高而提高.     

薄膜/涂层材料界面结合强度评价方法研究进展

薄膜/涂层与基体间的结合强度作为评价膜层质量的关键指标之一,是保证膜层满足力学、电学、光学以及磁学等使用性能的根本前提.薄膜/涂层材料界面结合性能的表征是表面科学与工程领域的重要组成部分,亦是研判和预防界面失效的基本依据.近年来,新材料、新装备、新技术和新工艺的不断涌现,加剧了界面微观结构的复杂性和结果的不可预测性,同...     

Al-Ni复合涂层的结合强度及耐蚀性能研究

目的 研究冷喷涂Al-Ni复合涂层的结合强度和耐蚀性能,尝试通过在Q345R钢材表面制备防护涂层的方法来改善Q345R钢的服役寿命。方法 采用冷喷涂技术在Q345R板材表面制备纯Al涂层和Al-Ni复合涂层,利用SEM观察、拉伸试验、腐蚀质量损失试验和EIS测试等技术,测试与分析涂层的结合强度和耐蚀性能,研究Ni粉的含量对涂层的孔隙率、显微组织、涂层–基体间结合强度和耐蚀性能的影响规律。结果 涂层与Q345R钢结合良好,在500倍电子显微镜下,界面处没有观察到明显的孔洞与裂纹。由于Ni颗粒的夯实作用,Al-Ni复合涂层的致密性有所提高。相比纯Al涂层,Al-10Ni复合涂层的界面结合强度有略微提升,断裂失效形式为典型的界面粘结断裂。Al-15Ni复合涂层的界面结合强度提升明显,其强度为31 MPa。腐蚀结果显示,纯Al涂层和Al-Ni复合涂层的腐蚀质量损失率较基体材料Q345R钢都明显降低,耐蚀性能有所提升。其中纯Al涂层的耐蚀性最好,腐蚀质量损失率为0.26 g/(cm²·a),而Q345R基体的腐蚀质量损失率为2.95 g/(cm²·a)...     

铁素体对大型调质齿轮钢疲劳点蚀性能的影响

针对大模数齿轮常用钢种45CrMnMo及42CrMo进行亚温淬火得到铁素体/马氏体复柑组织,通过系统的接触疲劳试验,研究了铁素体量与中碳合金钢疲劳点蚀寿命之间的关系。结果表明,在中硬度HRC37下,铁素体量对45CrMnMo及42CrMo钢的点蚀寿命有着明显的影响。随铁素体量增加疲劳点蚀寿命提高,但存在一个最佳峰值,对应的铁素体量,42CrMo为10%,45CrMnMo则为12%。     

铜包钢线界面结合强度测试方法

本文主要介绍了国内外对于双金属复合材料界面结合强度的测试方法,对其应用的范围及适用对象进行了详细比较.在传统的测试方法基础之上,结合日本测试复合钢的测试标准,给出了一种新的铜-钢复合导线的界面结合强度测试方法.经过实验验证,该方法具有科学可靠性,可测试任意规格线径和任意界面结合强度的铜包钢导线,并且可测试任意双金属复合...     

马氏体轴承钢碳氮共渗滚动接触疲劳失效机理EI北大核心CSCD

碳氮共渗工艺应用广泛,但对碳氮共渗后零部件的滚动接触疲劳失效机理研究较少。采用气体碳氮共渗对马氏体轴承钢进行表面改性处理,对碳氮共渗试样进行滚动接触疲劳试验,研究碳氮共渗对轴承钢滚动接触疲劳性能的影响及其失效机理。研究结果表明:碳氮共渗试样表面硬度、残余应力和残余奥氏体含量显著提高,使得其接触疲劳寿命明显高于常规试样。疲劳裂纹萌生于表面和亚表面,其中大量表面平行裂纹主要由表面白色蚀刻层硬度梯度变化而导致,表面材料受到严重微观塑性变形产生晶粒细化;亚表面裂纹萌生位置受最大应力的分布和渗层厚度的影响。表面和亚表面疲劳裂纹的扩展和连接最终导致碳氮共渗试样出现浅层剥落和分层剥落的失效形貌。