界面结合力太弱时对材料有何影响

薄膜技术在表面工程领域的地位越来越重要,薄膜与基体的界面结合强度在薄膜制备和应用过程中常常起着关键甚至决定性的作用。本文利用基体拉伸法对薄膜与基体的界面结合力进行评价,研究该方法在薄膜/基体界面结合力评价方面的适用性。分别用溶胶凝胶法和不同温度热处理法在钛金属表面制备了不同厚度及弹性模量的具有代表性的二氧化钛薄膜;对测试结果利用改进后的理论模型,计算界面结合强度;最后用ANSYS软件模拟了不同厚度和弹性模量的涂层在基体拉伸情况下的受力情况。 结果表明: 500℃和800℃加热1小时所形成的氧化层拉伸后的裂纹形貌与界面结合强度有关。500℃所形成氧化层较薄,与基体的结合强度高,大于970 MPa,裂纹方向与载荷轴向呈±45°;而800℃形成的氧化层较厚,与基体的结合强度差,小于495MPa,裂纹基本与载荷轴向垂直。 溶胶凝胶法制备的涂层,随着提拉次数的增加,涂层厚度增加,试样拉伸后出现的裂纹不规则情况也随之严重;提拉不同次数制备的涂层的界面结合力基本在一个数量级上,但结果明显较实际情况偏大。 利用ANSYS建立受力模型,讨论了涂层厚度和弹性模量对界面结合力的影响。结果表明基体拉伸法适用于评价脆性薄膜,尤其是薄膜弹性模量远远大于基体的弹性模量的薄膜/基体体系。