TiN涂层中表面裂纹产生的机理研究

• 作者: 冯剑军 刘芬 张高峰 薛雷
• 来源期刊: 机械科学与技术
• 学科: 物理学
• 关键词: TiN涂层 表面裂纹 划痕试验 应力分析 扩展有限元方法
• 年，卷（期）: 2016,（7）
• 所属期刊栏目: 材料科学
• 页码范围: 1125-1132
• 页数: 8页
• 分类号: O343.1
• 字数: 4948字
• 语种: 中文
• DOI: 10.13433/j.cnki.1003-8728.2016.0723

摘要

为了揭示滑动摩擦接触条件下的TiN涂层表面裂纹的形成机理,对TiN涂层进行了划痕试验和有限元模拟.划痕试验结果表明在划痕表面产生了平均间距约为5.12 μm的弧型裂纹.采用三维有限元方法对划痕过程进行了模拟,模拟结果表明了涂层结构中的应力分布的特点.采用二维扩展有限元方法(XFEM)对划痕过程中的涂层的裂纹产生进行了模拟,模拟结果表明涂层中表面及界面裂纹主要是由最大拉应力引起的第一型裂纹;涂层亚表面裂纹是一种由拉应力和剪应力引起的复合型裂纹.表面裂纹的形成有三种方式:第一种方式是首先在涂层界面产生微裂纹,随着裂纹沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹;第二种方式是在涂层表面直接形成表面裂纹;第三种方式是微裂纹首先在涂层亚表面形成,然后沿着厚度方向扩展到表面形成表面裂纹.模拟中发现在表面和界面首先产生微裂纹的数量比亚表面产生微裂纹的数量更多.随着裂纹的扩展和融合将导致涂层的剥落.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张高峰	湘潭大学机械工程学院	64	388	11.0	17.0
2	冯剑军	湘潭大学机械工程学院	19	81	5.0	8.0
3	薛雷	湘潭大学机械工程学院	1	1	1.0	1.0
4	刘芬	湘潭大学机械工程学院	1	1	1.0	1.0