膜基界面疲劳强度的力学参量

　　我们用动态结合强度试验机分别对六组等离子增强沉积制备的硬质薄膜进行了结合强度测试。结合强度从低到高可分为三组：磨削态基体表面的TiN结合强度最低;喷砂可增加基体表面粗糙度，增加膜基间的机械结合;氮化时形成的铬、钼、钒和铁的氮化物与TiN薄膜有相近的晶体结构和晶格常数，TiN可在这些氮化物上外延生长，这两种试样结合强度比较高;TiCN有最高的结合强度，原因是TiCN晶格常数更接近于基体中的各类碳化物，有利于薄膜按非自发形核外延生长，增加了膜基间的冶金结合。

　　三组虽膜层厚度或基体硬度有差别，但膜层成分和镀膜工艺相同，界面状态相近。测试结果反映三组结合强度基本相同，表明该方法所得结果对基体硬度和膜层厚度不敏感。以上分析表明，用接触疲劳法测定的膜基界面疲劳强度切应力幅是一个对界面因素(如膜的成分和基体表面状态)敏感，而对非界面因素(基体硬度和膜厚)不敏感的力学参量。

　　试验方法的讨论当膜层厚度小而结合强度较高时，单纯靠增大载荷来提高界面处的剪应力幅，使膜层发生剥落有时难以实现。根据Hertz弹性接触理论，增加接触应力，会使接触半径增大，虽也造成最大切应力增加，但出现在离表面更深的基体中，膜基界面处增加不明显。