薄膜和涂層材料由于其服役條件的特殊性,往往會(huì)承受不同形式的疲勞載荷，由于尺寸的限制,薄膜的疲勞斷裂行為不易通過線彈性破壞力學(xué)測(cè)試方法得到。 因此,為了實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜和涂層材料疲勞壽命的預(yù)測(cè), 必 須 尋 求 新 的 方 法 對(duì) 疲 勞 機(jī) 制 進(jìn) 行 探 究。經(jīng)大量研究及實(shí)驗(yàn)表明：納米沖擊試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地表征涂層表面的疲勞特性,并在一定程度上證實(shí)了沖擊次數(shù)和沖擊載荷與疲勞失效的定性關(guān)系,經(jīng)過一段時(shí)間的發(fā)展，納米沖擊測(cè)試不僅能評(píng)估薄膜和涂層的韌性和抗疲勞斷裂能力，也能夠模擬高負(fù)荷的重復(fù)接觸情況。這對(duì)于評(píng)估用于航空航天材料的高速加工工具的耐久性和航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)在正常工作環(huán)境中的侵蝕磨損具有重大的作用。

圖1-聚碳酸酯上厚脆涂層的納米沖擊斷口

NanoTest Vantage上的納米沖擊測(cè)試簡(jiǎn)單、快速、靈活。不僅本機(jī)可以進(jìn)行納米沖擊實(shí)驗(yàn)，也可以為其他儀器提供沖擊模塊。

在最近發(fā)表的一篇論文中，Bouzakis比較了多層PVD TiAlN涂層系統(tǒng)的性能。這種系統(tǒng)是延長(zhǎng)涂層材料壽命的有效方法。納米沖擊測(cè)試被證明是優(yōu)化分層系統(tǒng)的有力輔助。銑削硬化鋼的刀具壽命(切削次數(shù))與最大沖擊深度進(jìn)行了比較。圖2顯示了各種系統(tǒng)的切削性能與抗沖擊性之間的良好相關(guān)性。

     圖2 -各種多層材料的切削性能與抗沖擊性能的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)步驟：a、Bouzakis假設(shè)性能的提高是由于層抑制了裂紋的擴(kuò)展，如下圖所示:

圖3 -裂紋擴(kuò)展在多層體系中被抑制

b、他們的研究數(shù)據(jù)(圖4和圖5)再次表明，銑削硬化鋼時(shí)，刀具壽命(切削次數(shù))與最大PVD涂層的沖擊深度之間存在直接的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖4                                                                                      圖5