有限元模拟TiN膜/碳钢基材体系的摩擦磨损试验

对TiN膜/碳钢基材体系摩擦磨损过程的有限元模拟表明:磨痕边缘的多种应力集中、磨痕内外的张应力、膜/基界面切应力,都将影响体系的摩擦学行为.用销/盘试验验证了有限元模拟结果,根据对膜层中裂纹的萌生、扩展和体系的损伤、破坏情况分析,摩擦磨损过程分为磨合、稳定磨损、膜层失稳、体系失效阶段.提出了小载荷摩擦磨损下过软基材的膜/基体系失效机制,即膜层在集中应力和张应力作用下发生裂纹萌生和扩展的脆性破坏,其中,由于体系变形引起的磨痕边缘应力集中对膜层早期损伤进而导致体系磨损失效具有最重要作用.

多层膜体系微硬度实验的有限元数值模拟

使用FEPG软件编程,对维氏压头的微硬度实验进行模拟,建立了一种针对膜基体系有限元计算的新模型,该模型考虑了边界摩擦和实时跟踪接触因素,在对TiN单层膜和TiN/Ti/TiN/Ti/TiN/Ti6层膜压痕的模拟分析后,得出“载荷压痕对角线长度关系曲线”和“硬度载荷关系曲线”以及塑性区分布图,并对微硬度实验中的压头的压入深度相对于单层膜膜层厚度和多层膜中组分膜膜层厚度的取值进行了讨论.与其他文献中的实验比较,结果吻合.说明模型是合理的,结果是可靠的,对实际应用具有指导意义,并为理论分析提供了研究方法.

CM－Ⅰ型多功能擦膜摩擦试验机的研制（Ⅰ）─—原理与构成

评价膜－基体系的综合性能的重要指标是其失效的临界载荷。膜－基体系的失效不仅发生在界面，也有可能发生在镀层或底材之中，或许还有可能发生混合失效，因此，在测试膜－基体系失效的临界载荷方面，即使是已经在国内外得到广泛应用的划痕法也有其弱点，为了使膜－基体系的失效临界载荷的测试尽可能地接近于实际使用工况，更能切近实际地反映膜－基体系的综合承载能力，提出了一种擦膜试验法，并且研制了ＣＭ－Ⅰ型多功能擦膜摩擦试验机，同时还着重就这种试验机的测试原理、构成和标定作了阐述，并对试验机的主要技术参数及其功能与特点作了介绍，为评价和研究膜－基体系的摩擦学特性、失效及综合承载能力提供了一种新手段。

纳米硬度实验有限元数值模拟

使用FEPG(F in ite E lem ent Program Generator)软件编程,对维氏压头的微硬度实验进行模拟,建立了一种针对膜基体系有限元计算的新模型,该模型考虑了边界摩擦和实时跟踪接触因素,在对S i片和TiN单层膜压痕的模拟分析后,得出“载荷-压痕对角线关系曲线”,与其它文献中的实验结果相吻合。说明模型是合理的,结果是可靠的,对实际应用具有指导意义,并为理论分析提供了研究方法。