Ni/Cu共掺CrBN涂层的韧性评价及压痕有限元仿真研究

• 作者: 周明玲 王谦之
• 来源期刊: 材料保护
• 学科: 工学
• 关键词: CrBN涂层 Ni/Cu共掺 磁控溅射 有限元模拟 塑性 韧性
• 年，卷（期）: 2022,（2）
• 所属期刊栏目: 试验研究
• 页码范围: 15-21
• 页数: 7页
• 分类号: TG174.44
• 语种: 中文
• DOI: 10.16577/j.issn.1001-1560.2022.0032

摘要

为了研究金属Ni和Cu共掺对CrBN涂层韧性的影响,采用闭场式非平衡磁控溅射法制备了不同Ni/Cu比例的Ni-Cu-CrBN涂层.利用透射电子显微镜(TEM)对涂层的结构进行了分析,表明涂层是由CrN晶体和非晶基质组成的纳米复合结构.随着Ni含量的减少以及Cu含量的增加,CrBN涂层的硬度(H)从24.6 GPa下降到12.1 GPa,但塑性变形能力(Dp)以及抗环形裂纹能力有所增强.结合有限元模拟(FEM)分析,涂层抗环形裂纹能力的提高有3个原因:第1个最主要的原因是由于涂层和基体之间的性能差异减小,压痕下沉程度减弱;第 2个原因是拉应力的分布逐渐均匀;第3个原因是随着Cu含量的不断增加提高了涂层的塑性变形能力.以上结果表明,涂层与基体间的力学性能相近,可以更加有效地抵抗环形裂纹的产生.