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基于微划痕测试的DLC-G95Cr18膜基系统界面力学分析

摘 要: 类金刚石(DLC)以其固有的、独特的抗磨、低摩擦性能，成为航空航天、汽车、阀门等领域新兴的薄膜材料之一。本文建立了薄膜-衬底体系的界面力学模型，以准确评价DLC-G95Cr18膜基系统界面的应力和变形。采用球盘配副的微划痕试验方法对DLC-G95Cr18膜基系统界面承载能力进行了测试，同时利用声发射和摩擦力信号来分析膜基系统的临界失效状态。进而，利用所建立的模型计算了界面应力和界面变形。实验和计算结果表明，较软基底表面的硬质DLC薄膜会经历由界面应力和初始裂纹引起的弹塑性变形破坏过程，在DLC薄膜脆性断裂过程中，剪应力是引起初始裂纹的主要原因。通过获取微划痕过程中界面应力和界面变形的演变规律表征了临界载荷作用下DLC-G95Cr18膜基系统的失效破坏特征，可实现其膜基界面承载特性和失效机理的分析研究。

关键词: DLC；微划痕测试；界面力学；膜基系统