一种测试薄膜弯曲疲劳寿命的试验方法

摘要

本发明公开了一种适用性广、操作简单、能够快速方便获得薄膜弯曲疲劳寿命的测试薄膜弯曲疲劳寿命的试验方法。该试验方法利用试样件的弯曲振动对沉积在其表面的薄膜不断施加拉伸、压缩的交变载荷作用，并通过分析试样件从自由端到固定端的振幅变化确定薄膜受到的交变应力幅值，悬臂梁每振动特定的时间t0后，观察其表面的薄膜是否开裂或剥落，接着测出薄膜的疲劳寿命次数，即可绘制S-N曲线。该试验方法适用性广，操作非常简单，利用本发明所提出的试验方法在一次试验周期中就可以同时研究不同应力幅下薄膜材料的弯曲疲劳行为，对于S-N曲线的绘制大大节约时间和成本，能够快速方便获得薄膜弯曲疲劳寿命，适合在薄膜材料疲劳性能测试领域推广应用。

主权项

1.一种测试薄膜弯曲疲劳寿命的试验方法，其特征在于包括以下步骤：A、选取金属细长梁作为基体（101）并在基体（101）表面的不同位置沉积多个待检测的薄膜（102）作为试样件（1）；B、利用悬臂梁振动设备（2）使得试样件（1）做悬臂梁弯曲振动，振动频率为f，振动时间为t₀，以试样件（1）的自由端为坐标原点建立直角坐标系，并且在试样件（1）振动的过程中通过高速摄像系统记录试样件（1）从自由端到固定端每隔△x位置时的振幅y；C、对获得的数据△x和y进行函数拟合，得到试样件（1）的振幅分布函数y(x)，x＝ｋ△x，其中ｋ为自然常数；然后对振幅分布函数y(x)再进行一阶微分y(x)′和二阶微分y(x)′′的数据处理，并将结果代入公式得到试样件（1）做悬臂梁弯曲振动时从自由端到固定端的应力幅分布，公式中E表示基体（101）的弹性模量，h表示试样件（1）的厚度；D、根据计算出的应力幅分布和每个薄膜（102）中心所在的位置确定该处薄膜（102）所受到的平均应力幅值Ｓ；E、观察基体（101）表面沉积的薄膜（102）否有开裂或剥落，如果薄膜（102）没有开裂或剥落，则重复B步骤和E步骤，当重复E步骤操作N次时，发现某处薄膜（102）有开裂或剥落，则认为该处薄膜（102）已经失效，该处薄膜（102）的疲劳寿命次数定义为(N-1)×t₀×f，若其它位置处的薄膜（102）还没有开裂或剥落，则继续重复B步骤和E步骤，直到基体（101）表面沉积的所有薄膜（102）都失效；G、根据D步骤和E步骤作所得结果绘制薄膜S-N曲线。