纳米力学测试系统的应用-高温微划痕和冲击测试

2024/02/21   下载量： 0 次

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在正确的长度尺度上测试机械和摩擦学性能提供了更多相关的数据，例如优化涂层成分，以提高苛刻应用的性能，如切削工具或航空/汽车发动机的机械接触。虽然它们以简单而受欢迎，但许多宏观机械接触测试对薄CVD和PVD涂层的性能不太敏感，因为测试中的大探针半径和非常高的接触力会导致峰值应力深入基材。相反，纳米划伤测试使用更低的载荷和更小的探针半径，可能会使峰值应力太靠近表面，而涂层只有几微米厚。此外，高表面粗糙度会限制小半径划痕探头的使用寿命。

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       在正确的长度尺度上测试机械和摩擦学性能提供了更多相关的数据，例如优化涂层成分，以提高苛刻应用的性能，如切削工具或航空/汽车发动机的机械接触。虽然它们以简单而受欢迎，但许多宏观机械接触测试对薄CVD和PVD涂层的性能不太敏感，因为测试中的大探针半径和非常高的接触力会导致峰值应力深入基材。相反，纳米划伤测试使用更低的载荷和更小的探针半径，可能会使峰值应力太靠近表面，而涂层只有几微米厚。此外，高表面粗糙度会限制小半径划痕探头的使用寿命。

       通过进行微划痕测试，与纳米划痕测试相比，更大的载荷和更钝的探头几何形状可以使峰值应力定位在更靠近微米尺度CVD和PVD涂层界面的位置，从而可以评估涂层-衬底系统的完整行为。在NanoTest上进行微划痕测试的好处:

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汽车用钢中掺杂金属DLC涂层的失效识别


       在下面的示例中，对硬质合金上的单层AlTiN和AlCrN刀具涂层进行了1 N次重复磨损试验。1 N的磨损载荷使峰值应力位于涂层和基材之间的界面，增加了对附着力差异的敏感性。在斜坡载荷微划痕测试中，AlCrN涂层具有比AlTiN (4.5 N)更高的临界载荷(5.7 N)，并且最初在1 N时具有更强的抗划痕性。然而，由于较弱的附着力，AlCrN在几个周期内迅速失效，而AlTiN则表现出更缓慢的磨损。

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单层AlTiN和AlCrN刀具涂层的重复磨损试验


       用于微划痕测试的高负载头具有非常高的横向刚度弯曲设计，确保可以使用敏感的摩擦传感器，并在整个30 N负载范围内进行测量。

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灵敏的摩擦测量揭示了两种不同DLC类型失效的差异


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在WC-Co上使用100 μ m半径的探头进行高达30 N的重复划痕测试。


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