刘金娜
- 作品数：9 被引量：92H指数：5
- 供职机构：装甲兵工程学院装备再制造工程系装备再制造技术国防科技重点实验室更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金北京市自然科学基金国家杰出青年科学基金更多>>
- 相关领域：金属学及工艺一般工业技术建筑科学更多>>
- 材料残余应力测定方法的发展趋势被引量：26
- 2013年
- 残余应力的存在对材料的疲劳强度、应力腐蚀和形状精度等性能均会产生很大的影响,所以残余应力的准确测定至关重要。针对目前应用的残余应力测定方法现状进行了分析,重点介绍了针对微小体积材料表面的残余应力测定的纳米压痕法,当其结合有限元分析法时,不仅可以计算给定条件下的残余应力场,也可研究残余应力的形成与演化规律,特别是为压痕过程进入塑性阶段的力学分析和模型建立提供了可能。对比了几种残余应力测定方法的特点和适用范围,对残余应力测定方法的发展趋势进行了分析,指出测定技术应向着无损、快捷、无污染等方向发展。
- 刘金娜徐滨士王海斗金国朱丽娜
- 关键词：残余应力测试纳米压痕有限元分析
- 微纳尺度TiN多层薄膜/涂层力学性能研究进展
- 2016年
- TiN纳米多层薄膜/涂层由于其高的硬度、耐磨性和断裂韧性等优点在精密刀具和模具方面备受青睐。近些年TiN纳米多层薄膜在力学性能方面的研究主要集中于超硬性能、摩擦磨损性以及断裂韧性三个方面。本文分别从膜层间作用关系、微观结构以及裂纹扩展机制等角度讨论多层构造对薄膜的超硬性能、耐磨性性以及断裂韧性的影响机理。提出超硬机理指导薄膜制备,残余应力影响裂纹的双重效应,建立多层微观结构与宏观力学性能映射关系三个研究方向,以期为研究TiN纳米多层薄膜力学性能提供新思路。另外,简单介绍了多层结构能够提升薄膜的高温抗氧化性和耐腐蚀性,并展望了TiN纳米多层膜的发展方向。
- 靳巧玲王海斗李国禄张建军刘金娜
- 关键词：TIN纳米多层薄膜断裂韧性
- 残余应力对不同基体上纳米级Ti薄膜力学性能的影响
- 为实现基于纳米级力学测试方法对薄膜材料力学性能的定量检测，本文针对单晶硅和玻璃基底的纳米级厚度Ti薄膜进行了动态载荷测试。并利用AFM、TEM对薄膜进行微观结构表征，曲率法测得了薄膜的残余应力。结果表明：磁控溅射制备的T...
- 王海斗刘金娜马国政徐滨士
- 关键词：纳米压痕残余应力
- 基于纳米压痕和纳米冲击技术研究溅射功率对Ti薄膜力学性能的影响被引量：4
- 2018年
- 控制磁控溅射工艺中的溅射功率为变量,在玻璃基体上沉积了相同厚度的纯Ti金属薄膜。采用原子力显微镜、X射线衍射仪、纳米压痕仪、纳米冲击系统、电子薄膜应力分布测试仪表征薄膜表面形貌、相结构和力学性能,研究溅射功率对薄膜显微结构和力学性能的影响机制。结果表明:随着溅射功率的增加,Ti膜晶粒尺寸和粗糙度与溅射功率呈指数函数增大,晶粒择优取向程度与薄膜硬度总体呈现上升的趋势;溅射功率较小时,薄膜延展性好,不易产生疲劳断裂;薄膜疲劳寿命受残余应力的影响程度高,残余应力最大的薄膜,疲劳寿命最短。分析原因认为溅射功率主要通过影响Ti原子团、Ar离子团的能量以及靶材原子的动能,进一步影响薄膜的显微结构和残余应力;薄膜硬度受晶粒择优取向程度影响较大;残余拉应力的增加会促进裂纹的形核和生长,降低薄膜的断裂韧度并缩短疲劳寿命;纳米冲击测试结果显示溅射功率变大,薄膜破坏形式由塑性变形转变为脆性断裂,即薄膜由韧性向脆性转变。
- 靳巧玲王海斗李国禄张建军刘金娜
- 关键词：溅射功率残余应力
- 纳米压痕技术在材料力学测试中的应用被引量：23
- 2015年
- 近年来,材料纳米级力学测试日益引起广大研究者的重视。纳米压痕仪凭借极高的载荷和位移分辨率,广泛应用于材料表面的微纳米级力学性能的测试,包括硬度、弹性模量、塑性应变、薄膜界面结合强度以及材料疲劳特性等。综述了几种纳米压痕和纳米冲击技术测试材料力学性能的方法和原理,介绍了纳米压痕技术在材料力学性能测试方面的若干先进应用实例及其测试机理,以及原子力显微镜和扫描探针显微镜在力学测试方面的原理和应用。最后,提出了纳米压痕仪存在的若干问题,并对纳米压痕技术的发展进行了展望,认为纳米压痕技术结合有限元模拟建立材料疲劳断裂模型,是纳米压痕在力学测试方面发展的必然趋势。
- 靳巧玲李国禄王海斗刘金娜张建军
- 关键词：力学性能
- 纳米压痕法测量残余应力的研究现状被引量：29
- 2014年
- 概述了纳米压痕技术测量构件残余应力方面的理论知识,回顾了纳米压痕技术的测量原理,包括硬度、接触面积、接触刚度及弹性模量的计算。将纳米压痕测试计算残余应力的模型分为两大类,并重点对以载荷-位移曲线为依据推导出的残余应力计算模型(如Suresh、Lee、Swadener等模型)的分析过程以及它们在实际应用上的优缺点进行了介绍,同时展望了纳米压痕法测量残余应力未来的发展方向。
- 董美伶金国王海斗朱丽娜刘金娜
- 关键词：残余应力纳米压痕
- TiN/CrN多层薄膜的微观结构与力学性能（英文）被引量：7
- 2017年
- 为了研究TiN/CrN多层薄膜微观结构与力学性能的关系,采用磁控溅射技术制备了TiN、CrN单层薄膜和3种不同调制周期的TiN/CrN多层薄膜。通过原子力显微镜和X射线衍射仪分析了膜的表面形貌和相结构。使用纳米压痕仪测试薄膜的硬度和压入塑性,用曲率法测定薄膜的残余应力。结果表明,TiN/CrN的多层薄膜是由TiN和Cr_2N两相组成,随着调制周期的增大,TiN层与CrN层之间的界面区域变小,界面平滑且明显。力学性能方面,多层薄膜的硬度和压入塑性比单层膜好,并且多层薄膜随调制周期的减小,硬度和压入塑性增大,残余应力随周期的增加而逐渐增大。综上可见,TiN/CrN多层薄膜的力学性能的改善取决于界面区域的大小和形貌,即调制周期。该结论与Hall-Petch理论相吻合。
- 靳巧玲王海斗李国禄张建军刘金娜
- 关键词：显微结构力学性能调制周期残余应力
- 不同厚度纳米Ti薄膜的力学性能被引量：6
- 2015年
- 通过直流磁控溅射方法制备出四个不同厚度的纳米Ti薄膜,并分别采用纳米压痕仪、电子薄膜应力分布测试仪研究了Ti薄膜的力学性能和残余应力大小,结合分形维数方法和原子力显微镜对薄膜表面粗糙度和表面形貌进行了分析。实验结果表明:随Ti薄膜厚度的增加,薄膜晶粒尺寸逐渐增大,表面粗糙度和残余应力值随厚度的增加先增大后减小,而Ti薄膜弹性模量和硬度随薄膜厚度增加呈现出先减小随后增大的趋势。当薄膜厚度为600,2400,3600nm时薄膜中存在残余压应力,厚度为1200nm时存在残余拉应力,薄膜中残余应力分布最为均匀,但此时薄膜具有较低的硬度和弹性模量值。分析得出Ti薄膜中存在残余拉应力会使薄膜硬度和弹性模量值变小,残余压应力反之。
- 王海斗董美伶崔秀芳邢志国朱丽娜刘金娜
- 关键词：纳米压痕分形维数力学性能
- 薄膜疲劳失效预测方法与损伤机制的研究进展被引量：5
- 2014年
- 薄膜材料的尺寸范围、结构以及其服役环境的特殊性,制约了薄膜失效行为、寿命预测及可靠性评估技术研究的开展。对薄膜疲劳寿命的预测方法进行综述,分析常用的单向循环加载法和悬臂梁弯曲法。详细介绍纳米级动态载荷法,包括连续刚度法和纳米冲击试验法,此法能够对实际服役环境更好地模拟,可以实现分相测试以及多种功能模块的原位定点检测,以及定量分析薄膜的疲劳性能。对薄膜疲劳损伤失效机制与寿命预测模型的研究进行探讨与展望,发现薄膜材料失效过程的研究与定量分析是今后研究的重点。
- 刘金娜徐滨士王海斗金国朱丽娜
