金属薄膜材料界面结合能的表征及界面失效分析

代理获取

页面导航

目录
摘要
著录项
相似文献
相关主题

摘要

随着社会的发展，新材料不断的被研发和使用。薄膜材料以其特殊的结构和功能而被广泛的应用，但是在工程实际应用中复杂的使用环境将导致薄膜材料破坏失效，其中界面开裂失效是薄膜材料失效的一种重要形式。薄膜材料界面结合性能主要由界面结合能表征，但是测量薄膜材料界面结合能时比较困难且精度不高。因此，简单精确测定薄膜材料的界面结合能很有必要。当薄膜材料界面结合能较小时，薄膜材料在变形过程中界面将会出现破坏失效，因此研究界面结合能对材料变形的影响具有重要意义。本论文首先运用有限元模拟薄膜材料的整个变形过程，其次通过鼓包模型得到薄膜材料界面结合能的表达式，最终分析了材料加工变形过程中加工参数的选择对界面性能的影响。主要研究内容及结果如下：
　　(1)基于有限元ABAQUS中扩展有限元模块和内聚力模块的薄膜材料变形模拟。选用扩展有限元模块模拟薄膜变形产生表面裂纹及其扩展，选用内聚力模块模拟变形过程中界面裂纹的萌生及扩展。通过提取模拟过程中相应参数(表面损伤系数、界面损伤系数)分析薄膜材料变形破坏过程。模拟过程中通过扩展有限元模块和内聚力模块的运用可以真实的反应薄膜材料变形破坏过程。
　　(2)基于鼓包模型的薄膜材料界面结合能表达式的建立。建立二维和三维的鼓包模型，其中界面选用内聚力模型表征。首先选定鼓包过程的孔径并对不同界面结合能下的模型进行模拟，其次改变鼓包过程的孔径并重复模拟过程，最后将得到的数据进行分析处理得到界面结合能的表达式。建立的表达式具有形式简单(未知量为临界压强、临界挠度、鼓包孔径)、未知量测量方便等优点。最终通过鼓包实验进行了验证。
　　(3)界面结合能对薄膜材料变形的影响。在相同界面结合能下对不同凹模半径及摩擦系数进行冲压模拟，并提取得到界面损伤系数。通过分析界面损伤系数的变化研究加工工艺参数对界面性能的影响。通过模拟得到在相同界面结合能下，增大凹模倒角半径及减小摩擦系数可以减小界面的损伤。同时变形过程中薄膜表面产生的裂纹将加剧界面的破坏。在相同界面结合能下增加凹模倒角半径及减小摩擦系数可以提高材料冲压成品率。
　　本文通过有限元模拟薄膜材料的鼓包过程得到薄膜材料界面结合能的表达式，建立的表达式能够方便快速的求得薄膜材料的界面结合能。对冲压变形过程的模拟研究分析得到界面结合能对冲压工艺参数的影响，为优化工艺参数及实际生产起一定指导作用。

著录项

作者
武良龙;
展开▼
作者单位

湘潭大学;

展开▼
授予单位湘潭大学;
学科材料科学与工程
授予学位硕士
导师姓名龙士国;
年度 2013
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类特种结构材料;材料结构及物理性质;
关键词
金属薄膜材料; 界面结合能; 失效分析; 冲压工艺;

相似文献

中文文献
外文文献
专利

1. 材料界面之超微观表征:“镜”中观乾坤——材料界面、微纳分论坛侧记 [J] . 郭俊杰 ,郝晓东 ,张帅 . 中国材料进展 . 2019,第010期
2. 最大界面剪切应力的估算与芳纶复合材料界面粘结的表征 [J] . 雷渭媛 ,许亚洪 . 西北工业大学学报 . 1996,第002期
3. 树脂基复合材料界面及界面表征 [J] . 张志谦 ,黄玉东 . 材料科学与工艺 . 1995,第001期
4. 评价强界面涂层界面结合能力的横截面压入法 [J] . 张国祥 ,张坤 ,陈光南 . 表面技术 . 2006,第6期
5. 基于分子动力学的密封材料界面结合能研究 [J] . 李坤 ,顾伯勤 ,王成 . 合成橡胶工业 . 2021,第004期
6. 碳纤维/环氧树脂界面分子模型建立与界面结合能计算方法探索研究 [C] . 李琎 ,王小群 . 2008 SAMPE中国国际先进材料与工艺技术展览暨研讨会 . 2008
7. 鼓泡法表征韧性膜/韧性基底界面结合能的理论模型 [A] . 蒋丽梅 . 2008

金属薄膜材料界面结合能的表征及界面失效分析

目录

摘要

著录项

相似文献

相关主题

期刊订阅