鼓泡法表征韌性膜-韌性基底界面結(jié)合能的理論模型.pdf

1、隨著各種各樣的涂層技術(shù)在表面工程和材料科學(xué)中的廣泛應(yīng)用，涂層材料服役過程中，由于涂層材料與基底材料在力學(xué)、熱學(xué)等性能上的差異，導(dǎo)致的涂層失效現(xiàn)象成為人們熱點(diǎn)關(guān)注的問題。前人的研究表明影響涂層材料的服役壽命的重要內(nèi)因?yàn)榻缑娼Y(jié)合性能，因此界面結(jié)合性能的表征在實(shí)際應(yīng)用中具有非常重要的意義。本文在參考前人工作的基礎(chǔ)上，提出用界面結(jié)合能來表征界面結(jié)合性能，并以建立表征界面結(jié)合能的數(shù)值經(jīng)驗(yàn)公式為主要目標(biāo)開展了一系列的工作。
　　 本文的工作

2、主要分為三個(gè)部分：第一部分是提出用界面結(jié)合能來表征界面結(jié)合性能，并建立了鼓泡法表征韌性膜/韌性基底界面結(jié)合能理論模型的基本框架；第二部分是用ABAQUS有限元軟件對鼓泡實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了模擬，通過對雙彈性材料體系及彈塑性膜/彈性基底鼓泡過程的模擬驗(yàn)證了該模型及基本理論框架的正確性。這證明我們的有限元模型將能夠很好的對彈塑性膜/彈塑性基底進(jìn)行模擬分析的。第三部分則利用該模型研究了鼓泡過程中界面粘結(jié)參數(shù)、基底/薄膜的材料性質(zhì)、幾何性質(zhì)對臨界分離

3、壓力的影響。同時(shí)在此基礎(chǔ)上，我們得到了雙韌性材料體系下界面結(jié)合能 與臨界分離壓力間的一個(gè)初步的函數(shù)關(guān)系式。
　　 本文首先介紹了界面結(jié)合性能的研究背景和研究現(xiàn)狀，對目前存在的表征參數(shù)及幾種常見的測試方法進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述，闡明了我們選取本課題的依據(jù)。接著按照如下的思路歸納出了鼓泡法表征韌性膜/韌性基底界面結(jié)合能的理論框架：首先用量綱分析的方法將鼓泡實(shí)驗(yàn)所得到的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)與試樣的界面結(jié)合性能參數(shù)聯(lián)系起來，建立起兩者之間的簡單的無量

4、綱函數(shù)的具體形式，其次用有限元方法模擬鼓泡過程，分析得到無量綱函數(shù)的具體形式，最后根據(jù)實(shí)測的數(shù)據(jù)如：臨界分離壓力，臨界中心點(diǎn)撓度，確定出界面結(jié)合能大小。而后我們通過對雙彈性材料體系及彈塑性膜/彈性基底鼓泡過程的模擬驗(yàn)證了該模型及基本理論框架的正確性。這證明我們的有限元模型是能夠很好的模擬韌性膜/韌性基底材料體系的。最后我們用驗(yàn)證過的有限元模型對韌性膜/韌性基底體系的鼓泡實(shí)驗(yàn)過程進(jìn)行了參數(shù)分析，并在此基礎(chǔ)上得到了界面結(jié)合能 與臨界分離壓力