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《硬质涂层的硬度及结合力的测试方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、第卷第期、技术真空科学与年月硬质涂层的硬度及结合力的测试方法林香祝陈仁悟薛玉峨陕西机械学院年月日收到甄孤,,工,、、本文描述了测定硬质涂层与基体间的结合力和显微硬度的方法和原理用四点弯曲法扭转法,对划痕法和压痕技术对硬质涂层和的结合力进行测定和评价显微硬度也是涂层的重。要性能指标进行评述、一前言,、近十年气相沉积技术的应用范围显著地扩展一用材广泛包括金属合金和化合,。,物等适用面宽从日常生活到宇航核能等新技术领域随着这种发展需要不,。断改进和开发涂层的沉积技术同时研究和建立对涂层特性的测试和评价方法,,本文根据我
2、们的实验工作论述硬质涂层一些机械特性的测试方法主要包括涂层的结合力和显微硬度。并通过分析对它们进行评价。二、实验方法和讨论显微硬度一,硬度是硬质涂层材料抵抗压头压人而引起的表面层塑性变形的能力也是材料化学、,性质物理性质和组织特性的综合表现它可用来反映材料表面层以及表面耐磨层的机械与工艺特性。因此涂层材料的硬度测试十分必要。,检测硬度时必须使压头不至穿透到基体金属,。、上去使检测造成的不利影响减到最小程度压痕望宋么教一深度原则上应当小于涂层厚度的四分之三。因此对。,于薄硬涂层郎来说一般采用小负荷宏观硬度。的显微硬
3、度测试方法,硬度值随测试压力的个一一一在显微和小负荷范围内一一—,见图〔’‘。·,降低而上升根据奴的分析一“云土幼毛口讨,一这是由于压痕四周隆起部分发生变化的缘故在测测试力二。万,。试压力很小时隆起甚微当测试压力较大并且压维氏硬度与测试力的关系真空科学与技术第卷‘‘一一一一一一一一一一一,一,—,一痕也较大时压痕四周材料向上挤出隆起成卷边测量时与压痕混淆在一起因而所测,。得的对角线较长所得的硬度就较低”,根据迈耶尔的经验公式尸二看出压头负荷与压痕对角线长度或压痕深。,度成指数关系由此得出为了得到表征涂层特性的显微
4、硬度一个准则是涂层厚度。,,必须最小等于或大于压痕对角线长度根据这个准则我们可由涂层厚度小大选择合,。适一的负荷就能测到一个能表征涂层特性的硬度值,。还应指出在显微硬度测试时受到涂层表面粗糙度的影响因此表面须经过研磨一,。或抛光处理其表面允许的粗糙度取决于压痕对角线的长度一般允许粗糙度深度与压。,,痕对角线长度之比为千分之五左右另一方面为了能测得更多的压痕尺寸井提高测,。。量精度还采用沿涂层厚度方向带有一斜坡的抛光截面试样见图涂层一写级日。基体一昌侧彩叫图斜坡试样箭头表示硬度压痕位置表不同涂层厚度的显微硬度值卜涂
5、层厚度兰兰⋯竺场叫如。’⋯压头负荷戈一·显微硬度一艺‘,图压头负菏与显微硬度的关系我们由法在高速钢基体上沉积,用鳃负荷涂层测定其显微硬一,。,度结果见表可以看出在相同,负荷下显微硬度随涂层厚度的增加,、,而增大而在同一厚度不同负荷下,显微硬度随负荷的增加而减少见图。所示涂层的结合力“①四点弯曲试验法图四点弯曲试脸装置示意图首先提出将薄板样品弯成锐角以观察声发射探头位移传感器、。,涂层的剥落情况以后经过发展现在较多的是采用三点弯曲试验法来评价涂层的结合。,力考虑到三点弯曲试验时存酉集中载荷等缺点几年前我们提出了采用
6、四点弯曲试验,。法这样就可用纯弯曲梁的线弹性理论对涂层进行结合力的定量厕定试验装置示意图如〔“’。、,,图试样材料为钢。钢和高速钢三种加工成长条矩形状尺寸为“。、,由或法在它的上下两面制成涂层用四点载荷方式在试样中部产生,。。一定的弯曲力矩使试样弯曲由声发射测试仪监测试验过程中试样的裂纹讯号并以,。第一个突发性声发射讯号出现时所施加的载荷作为临界载荷即涂层己开始失效通过己第期硬质涂层的硬度及结合力的测试方法,「’。建立起来的公式计算出结合力’、‘几士舒巨翻〕,式中一表征结合力的大小,。一,士。一作用于界面间的正应
7、力,叮一分别为涂层和基体在方向上所受到的正应力一涂层中残余应力‘,。一涂层所受到的剪应力也可看作界面处的剪应力,‘了、、产、厂。一乙杏。十——一长、—一,二尸式中一由弯矩作用在涂层试样的最大剪切力一涂层试样对轴的惯性矩,,。一分别为涂层与基体的厚度、,,对由法和法在钢基上沉积涂层试样进行结合力测定试验得到,,。的载荷与声发射特征曲线见图表面开裂形貌见图结合力的数值见表尝巧“’甲”写创气︶的“公碑鼠架例倒眼根二‘二另‘’台另侧气署一而一图、四点弯曲试验时载荷挠度与声发射特征曲线表面四点弯曲表面图味面开裂形貌真空科学
8、与技术第卷表四点弯曲试验得到的结合力数值一。涂层口结合力﹄洲沉积法⋯基料臀了““材料卜儿浴户皿天。天土,。。。乙口争今几山牛勺户。。。。。了。。凌一口。。。。一上,,八曰︸”圣正奋︺,以八甲了帝。。。。、注“的影响,以一。,表中计算结合力时未计人残涂应力来表征结合力氏的大小。②扭转试验法装置如图所示试样『一,。。以材料加工成圆轴状直扭由少钟户,件由法在其外表面上沉积涂层厚
