基于纳米压痕试验的316L不锈钢表面钛、TiN薄膜结合性能的有限元模拟

编号：NMJS04020

篇名：基于纳米压痕试验的316L不锈钢表面钛、TiN薄膜结合性能的有限元模拟

作者：张星； 王鹤峰； 袁国政； 树学峰；

关键词：薄膜； 纳米压痕； 有限元； 应力-应变关系；

机构： 太原理工大学应用力学与生物医学工程研究所；

摘要： 通过纳米压痕试验测得316L不锈钢基体、纯钛薄膜与TiN薄膜的弹性模量、硬度和压痕过程载荷-位移曲线;采用ANSYS有限元分析软件建立纳米压痕试验的有限元模型,通过量纲分析方法推导出上述材料在纳米尺度下的双线性应力-应变关系,并计算得到相应载荷-位移曲线;利用有限元模型分析了两种薄膜/基体间的结合性能。结果表明:纳米压痕试验和有限元模拟得到的载荷-位移曲线吻合较好,利用模型定性判断TiN薄膜与基体的结合性能优于纯钛薄膜的,与划痕试验结果相符,验证了此方法的可行性。