一种类金刚石薄膜韧性的表征方法

摘要

本发明公开了一种类金刚石薄膜韧性的表征方法，所述方法为结合利用划痕试验和冲击试验系统表征薄膜韧性。利用多离子束辅助沉积技术在金属基材表面制备出一种含金属的DLC薄膜，在DLC薄膜中掺杂非碳化物形成金属例如Ag（银）改善薄膜韧性，实验结果表明，本发明结合利用划痕试验（划痕韧性）和冲击试验（冲击韧性）能够表征薄膜韧性，可以实现发明目的。

主权项

一种类金刚石薄膜韧性的表征方法，其特征在于：所述方法为结合利用划痕试验和冲击试验系统表征薄膜韧性；利用载荷为3‑80 N的划痕试验表征基体和DLC薄膜的划痕韧性；用光学显微镜比较分析薄膜的失效部位；薄膜的冲击韧性是利用双向冲程活塞压缩空气驱动Si3N4陶瓷球在5 kN驱动力下在薄膜上冲击2×103次，利用扫描电镜SEM观察冲击失效区域；利用划痕试验和冲击试验系统表征薄膜韧性的具体方法为：（1）划痕韧性：薄膜的划痕韧性是利用划痕裂纹扩展阻力CPRs和薄膜划痕失效部分的形貌特征结合表征；薄膜划痕韧性CPRs评价公式为：（i）              对没有出现Lc2的划痕测试，CPRs = Lc12；（ii）           出现Lc2时，CPRs =Lc1 *{K*（Lc2 ‑Lc1）}  其中，K为修正系数，与薄膜的性能密切相关；在IBAD和含银DLC情况下，K=0.8；Lc1为第一临界载荷；Lc2为第二临界载荷；                                                                 薄膜韧性与Lc1、Lc2与Lc1的差值呈成比例关系，Lc1越高，裂纹越难以萌生；初始的裂纹不足以导致薄膜的破裂，（Lc2 ‑Lc1）反映出在发生破裂前薄膜能承受载荷的能力也很重要；薄膜划痕失效部分的形貌特征是利用光学显微镜比较分析薄膜划痕失效部位、通过分析薄膜剥落情况和裂纹大小来评价薄膜划痕韧性；    （2）冲击韧性：     Si3N4陶瓷球在5 kN驱动力下在薄膜上冲击2×103次，利用扫描电镜SEM观察冲击失效区域，通过分析薄膜裂纹、失效区域大小和剥落情况来评价薄膜的冲击韧性。