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膜致韧性基体开裂

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陶瓷膜层由于其优异的耐磨、耐蚀等性能，被广泛地应用于金属保护层。但是我们发现硬质膜层的开裂会导致韧性金属基体的开裂，根据能量守恒原理，预测了裂纹在基体中的扩展。裂纹离开膜层时的初始裂纹速度越快，裂纹在基体中扩展越远。为了研究膜致韧性基体开裂的机制，我们采用在纯铁、AISI20钢、黄铜等基体表面喷涂碳化钨涂层的方法，慢拉伸加载至断裂，发现碳化钨涂层的开裂能够导致这些金属的解理开裂。根据解理断口以及断裂动力学分析，我们认为膜-基短程交互作用以及膜层开裂形成的高速运动的裂纹是造成韧性金属脆性开裂的根本原因。另外，涂层越厚，金属基体的延伸率越低。膜致韧性基体开裂现象的存在是制约膜层应用的一大瓶颈，我们对这一现象的理解有助于研究人员解决这一现象的发生。