张星
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王鹤峰
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袁国政
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树学峰
机械工程材料
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.
关键词:
薄膜
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纳米压痕
,
有限元
,
应力-应变关系
杨雪霞
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肖革胜
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袁国政
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李志刚
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树学峰
稀有金属材料与工程
采用纳米压痕技术对微电子封装中无铅焊点内界面化合物(IMC) Cu6Sn5的弹性模量和硬度进行了测试.根据实际工业工艺流程和服役工况,制备接近真实服役状态下的微电子封装中无铅焊点界面化合物试样;采用扫描电镜(SEM)和能量色散X射线荧光光谱仪(EDX)确定IMC的形貌和化学成分；利用连续刚度测量(CSM)技术,采用不同的加载速率对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)内的界面化合物Cu6Sn5进行测量,得到载荷、硬度和弹性模量-位移曲线.根据纳米压痕结果确定Cu6Sn5的蠕变应力指数.
关键词:
界面化合物(IMC)
,
纳米压痕测试
,
连续刚度测量
,
蠕变应力指数
袁国政
,
杨雪霞
,
肖革胜
,
树学峰
稀有金属材料与工程
采用纳米压痕技术对无铅焊点(Sn3.0Ag0.5Cu、Sn0.7Cu和Sn3.5Ag)及其内部界面金属间化合物(intermetallic compound,IMC)的力学性能进行测试.根据实际工业工艺流程制备无铅焊点试样;利用接触刚度连续测量(CSM)技术对焊点及内部IMC层进行测试,得到IMC层及无铅焊点的弹性模量、硬度等力学性能参数,并根据载荷-位移曲线的保载阶段确定蠕变应力指数.结果表明,Sn0.7Cu的IMC层的弹性模量和蠕变应力指数为无铅焊点的2.03和6.73倍;对无铅焊点的可靠性评估中,将IMC层的影响考虑进去使得结果更为合理.
关键词:
无铅焊点
,
金属间化合物
,
纳米压痕
,
力学性能
,
蠕变应力指数
于菲菲
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王鹤峰
,
袁国政
,
树学峰
表面技术
doi:10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2017.03.015
目的 提高316L不锈钢表面的硬度及耐磨性能.方法 采用磁控溅射法在316L不锈钢表面制备Ni-Ti合金薄膜,并通过纳米压入法对316L不锈钢表面、Ni-Ti合金薄膜和Ni-Ti合金材料的力学性能进行测试,分析不锈钢基Ni-Ti薄膜的耐磨性能.应用有限元反演分析方法求解基体和薄膜的弹塑性幂本构关系.结果 316L不锈钢与Ni-Ti合金抵抗载荷的能力较弱,但316L不锈钢表面Ni-Ti薄膜抵抗外加载荷的能力较强,且抵抗塑性变形的能力得到强化.Ni-Ti薄膜、316L不锈钢基体和Ni-Ti合金的硬度分别为8.2795、5.2405、2.9498 GPa,薄膜的硬度明显大于基体和Ni-Ti合金,说明Ni-Ti薄膜使得316L不锈钢的耐磨性显著提高.薄膜的弹性性能较基体与Ni-Ti合金有明显优势.为研究薄膜的弹塑性性能,建立ABAQUS二维有限元模型,考虑Berkovich压头和试样之间摩擦系数为0.16,通过纳米压入实验和有限元分析的对比,反演分析分别计算得到基体和薄膜的特征应力、特征应变、应变强化因子,继而确定初始屈服应力,得到Ni-Ti合金薄膜和316L不锈钢基体的弹塑性幂本构关系.结论 Ni-Ti薄膜具有良好的力学特性,使316L不锈钢表面的硬度显著提高,因此有效提高了不锈钢的耐磨性能.
关键词:
磁控溅射
,
Ni-Ti薄膜
,
纳米压入法
,
耐磨性
,
有限元分析
,
本构关系
于菲菲
,
王鹤峰
,
袁国政
,
树学峰
功能材料
doi:10.3969/j.issn.1001-9731.2017.01.015
借助纳米压入测试方法,对Ti(58－x)Cu42Nix(x＝0,5,10)合金进行测试,研究掺入不同含量Ni的Ti-Cu合金的纳米力学性能,采用压痕形成过程中塑性应变与总应变的比值来表征合金塑性。分别用 Oliver-Pharr 方法和基于压痕功修正算法对比分析实验结果,研究了压痕表面形态和合金力学参数。结果表明,随着 Ti-Cu 合金中Ni含量的增加,其塑性性能减弱,即弹性性能增强。在压入过程中Ti48 Cu42 Ni10表面的凸起程度最大,Ti53 Cu42 Ni5的凸起程度略小,Ti58 Cu42凸起程度最小,且3种合金的耐磨性随着Ni含量的增加而变强。
关键词:
纳米压入
,
塑性
,
压痕功
,
耐磨性
