Способ определения вязкости разрушения образца соединения на границе раздела покрытие-подложка Советский патент 1991 года по МПК G01N19/04 

Изобретение относится к технике испытания материалов и может быть использовано для определения адгезии покрытий к подложкам.

Цель изобретения - расширение номенклатуры исследуемых материалов путем обеспечения возможности исследования как оптически прозрачных, так и оптически непрозрачных материалов с помощью индентора, имеющего форму клина.

На чертеже, изображена схема осуществления способа.

Способ осуществляют следующим образом.

В покрытие 1, нанесенное на подложку 2, вдавливают индентор 3 в форме клина. Лезвие клина располагают перпендикулярно боковой поверхности образца таким образом, чтобы отпечаток индентора пересекал ребро образца. На боковой поверхности образца замеряют размер 2С (см. чертеж) образованной при индентировании трещины расслоения, которая имеет форму полосы, симметричной относительно отпечатка, и выходит на боковую поверхность образца.. После этого по значению нагрузки Р на индентор 3 и размеру трещины расслоения 2С вьгчисо

N5

О СО

to

о

т- V

I

ляют вязкость разрушения G по границе раздела покрытие - подложка по формуле

G « (1 -32)tGf/2E, . где Ј0 -pEV./C t;

-1/2t(1 -3);

-коэффициент Пуассона; Е - модуль Юнга;

t - толщина покрытия; С - полудлина трещины расслоения;Ve - объем отпечатка индентора.

Вдавливание индентора в форме клина позволяет получать трещину расслое ния в форме полосы, симиетричной относительно отпечатка индентора.

Установка лезвия клина перпендикулярно боковой поверхности образца таким образом, чтобы отпечаток инден- тора пересекал ребро образца, обеспечивает выход трещины расслоения на боковую поверхность образца, что дает возможность замерять трещину расслоения при индентировании оптически не- прозрачных покрытий,

В результате обеспечивается возможность вычисления вязкости разрушения по границе раздела покрытие - подложк для оптически непрозрачных материалов

Кроме того, способ позволяет определять вязкость разрушения по границе раздела покрытие - подложка неп осред- сфтвенно на реальных деталях с покрытиями путем индентирования покрытия у кромки детали с последующим замером на боковой поверхности детали размера трещины расслоения.

Пример. На подложку, выполненную из сплава ВК-6, наносили на уста- новке для ионно-вакуумного напыления типа УРМЗ-2/9-026 износостойкое покрытие TiN. При этом поддерживали на стадии очистки напряжение 1300 В и вакуум 3«10 мм рт.ст., а на стадии фор- мирования покрытия - напряжение 100 В

и вакуум рт.ст. Время нанесения покрытия 10 мин. После нанесения покрытия в него вдавливали инден- тор в форме клина, располагая лезвие клина перпендикулярно боковой поверхности образца таким образом, чтобы отпечаток индентора пересекал ребро образца. На боковой поверхности образца замеряли размер образованной при индентировании трещины расслоения, имеющей форму полосы и выходящей на , боковую поверхность образца. После этого по значению нагрузки на инден- тор и размеру трещины расслоения вычисляли вязкость разрушения по границе раздела покрытие - подложка. Для покрытия TiN вязкость разрушения G 4,25ЧО 5Дж/м2.

Формула изобретения

Способ определения вязкости разрушения образца соединения на границе раздела покрытие - подложка, заключающийся в том, что отслаивают покрытие путем вдавливания в образец со стороны покрытия индентора, измеряют усилие вдавливания и параметр зоны отслоения в образце, по которым определяют вязкость разрушения, отличающийся тем, что, с целью расширения номенклатуры исследуемых материалов путем обеспечения возможности исследования как оптически прозрачных, так и оптически непрозрачных материалов, используют индентор в виде клина, который при вдавливании располагают так, что его ось перпендикулярна плоскости границы раздела, режущая кромка пересекает ребро образца со стороны покрытия, а в качестве параметра зоны отслоения- определяют ее длину со стоооны боковой поверхности образца, в которой лежит указанное ребро.

1

Изобретение относится к испытанию материалов к может быть использовано для определения адгезии покрытий к подложкам. Целью изобретения является расширение номенклатуры исследуемых материалов путем обеспечения возможности исследования как оптически прозрачных, так и оптически непрозрачных материалов. В покрытие, нанесенное на подложку, вдавливают индентор в форме клина, который при вдавливании располагают так, что его ось перпендикулярна плоскости границы раздела покрытие - подложка, а режущая кромка пересекает ребро образца со стороны покрытия. В ка- честве параметра зоны отслоения определяют ее длину со стороны боковой поверхности образца, в которой лежит указанное ребро. После этого по значению нагрузки на индентор и длине зоны отслоения вычисляют вязкость разрушения по границе раздела покрытие - подложка. 1 ил. SS