基于纳米压痕试验的TiN镀膜有限元分析

机械工程材料, 2015, 39(4): 97-102.

基于纳米压痕试验的TiN镀膜有限元分析

吴军 ^1, , 金杰 ^2, , 周兆忠 ^3, , 张元祥 ^4,

1.衢州学院机械工程学院,衢州324000;浙江工业大学,杭州310014

2.浙江工业大学,杭州,310014

3.衢州学院机械工程学院,衢州,324000

4.衢州学院机械工程学院,衢州,324000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51275272) 浙江省自然科学基金资助项目(LQ13E050014)

关键词：压痕试验 , TiN镀膜 , 曲线拟合 , 有限元 , 应力

Finite Element Analysis of Titanium Nitride Films Based on Nanoindentation Test

Keywords： indentation experiment , titanium hitride film , curve fitting , finite element , stress

基于纳米压痕试验,利用Oliver和Pharr法求解氮化钛(TiN)镀膜的弹性模量和刚度,采用DEFORM有限元分析软件,通过量纲分析及曲线拟合法确定了TiN镀膜的屈服强度;针对不同膜厚,取镀膜上7个特征点进行力学性能有限元分析,通过膜基分离试验进行了验证.结果表明:压头压入点P0所受应力最大,其值为4 230 MPa,膜基结合处Ps点出现应力集中,所受切应力最大,其值随膜厚增大(1～2.5μm)而由3 150 MPa降低至2 260 MPa,该位置为镀膜最易剥落处;膜基分离试验证实镀膜分离区就在Ps点附近;随着镀膜厚度增加,基底对镀膜的影响程度逐渐减小.

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