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完整叙述试验过程、结果与讨论

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:试验采用的压头为圆锥形的压头,压头底端的半径为0.2 mm,圆锥形压头两母线的夹角为120°。图5.7侧面基体压入法试验装置通过在多个不同的压入点进行压入试验,发现铬层本身的开裂先于界面。在该试验中,压头中心离界面的距离为300μm,压入的最大载荷为200 N。前面的研究成果都是针对只出现界面开裂而没有出现涂层开裂的情形。图5.9压入过程中铬层出现的三条裂纹和界面裂纹

完整叙述试验过程、结果与讨论

试验采用的压头为圆锥形的压头,压头底端的半径为0.2 mm,圆锥形压头两母线的夹角为120°。加载的速率设定为0.04 mm/min。在压入的过程中,压头中心离界面的距离是可以改变的。由于试件的尺寸比较大,压入点之间的距离可以足够大,从而压入点之间的相互影响可以不予考虑。侧面基体压入法试验装置如图5.7所示。

图5.7 侧面基体压入法试验装置

通过在多个不同的压入点进行压入试验,发现铬层本身的开裂先于界面。一个典型的铬层先开裂如图5.8所示,其中铬层出现的裂纹正对压痕的中心位置,且裂纹近乎垂直于界面。在该试验中,压头中心离界面的距离为300μm,压入的最大载荷为200 N。

图5.8 一个典型的铬层先开裂(www.xing528.com)

当铬层出现第一条裂纹后,随着压入载荷的增大,铬层会出现两条对称于第一条裂纹的斜裂纹,随着压入载荷进一步增大,铬层出现了明显的界面开裂,最终情形如图5.9所示,其中图5.9(a)中裂纹1为铬层出现的第一条裂纹(中间裂纹),裂纹2和裂纹2′为斜裂纹,图5.9(b)为图5.9(a)中A区界面开裂处的放大图。

这就是所谓的当测量对象为脆性涂层时,有时会出现界面还未开裂,而涂层本身就先开裂了。这种情形会给采用有限元计算界面结合性能带来理论建模的复杂性,如在建模时得考虑涂层动态三维裂纹的扩展模型,计算出涂层裂纹在动态扩展过程中引起的界面应力场的变化和界面瞬时开裂时界面上对应的应力状态。前面的研究成果都是针对只出现界面开裂而没有出现涂层开裂的情形。这也表明电镀铬/钢基体材料属于强结合类的涂层/基体材料。对于界面结合强而导致的界面还未开裂涂层先开裂的情形,压入法也可以从定性或半定量的角度去评价该种材料的界面结合性能,如给定压入点的位置、压头形状、载荷大小等参数,去比较产生的界面裂纹的长度,此时可把界面裂纹长度作为界面结合性能的半定量表征,如图5.9(b)所示的界面裂纹长度a。

图5.9 压入过程中铬层出现的三条裂纹和界面裂纹

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