含Ti类金刚石膜纳米压痕变形行为及有限元模拟

摘要

本文利用非平衡磁控溅射方法在调质处理后的AISI 4118铬钼钢表面沉积了含Ti类金刚石膜.利用扫描电子显微镜(SEM)和高分辨电子显微镜(HREM)表征了沉积薄膜的形态和结构,使用带Berkovich压头的纳米压痕仪(MTS)测试了薄膜的力学性能,采用三维有限元模型来计算纳米压入过程中的应力分布和变形过程.模拟结果表明,纳米压痕试验中应力在压痕周围呈不均匀分布,应力集中分布在压头尖端所对应的膜的区域,膜与基体界面上应力不连续,这种应力减缓有利于基体的保护.模拟结果显示的载荷-位移曲线与实验测得的载荷-位移曲线误差在可接受范围内,表明有限元数值模拟是分析类金刚石膜变形行为的一种有效方法.