TI-SI-N體系薄膜力學(xué)性能的模擬研究.pdf

1、Ti-Si-N薄膜以其高硬度、抗高溫氧化性能好、摩擦系數(shù)小、彈性模量高、和基體的結(jié)合力強(qiáng)、熱穩(wěn)定性優(yōu)良等性能正在成為超硬材料研究領(lǐng)域里的研究熱點(diǎn)。本文基于商用有限元軟件Abaqus，研究了氮化硅含量、彈性模量及TiN晶粒尺寸、多層結(jié)構(gòu)對(duì)Ti-Si-N體系薄膜材料的力學(xué)性能的影響，并將部分計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。
　　論文主要結(jié)論如下:
　　1.在多層TiN/SiN.../TiN模型中，隨著中間層SiN相含量的增加，其對(duì)

2、應(yīng)力集中的阻礙作用越強(qiáng)，Ti-Si-N體系薄膜材料的韌性逐漸增加;TiN與SiN彈性模量相差越小，多層結(jié)構(gòu)對(duì)韌性的提高作用更明顯;保持SiN，TiN相含量不變，隨著薄膜層數(shù)的增加，層內(nèi)局部應(yīng)力集中緩解，但是層間應(yīng)力集中增加，薄膜韌性隨著薄膜層數(shù)的增加先顯著增加后保持恒定。
　　2.在柱狀晶模型中，完全加載后，Mises應(yīng)力和S12切應(yīng)力隨著柱狀晶粒尺寸的減小分布更均勻，應(yīng)力集中逐漸減小;卸載后，等效塑性應(yīng)變分散度更好。但到達(dá)臨界點(diǎn)