基于纳米压痕试验的TiN镀膜有限元分析

来源：机械工程材料杂志2015年第4期北京时间：

作者：吴军, 金杰, 周兆忠, 张元祥

摘要：基于纳米压痕试验, 利用Oliver和Pharr法求解氮化钛(TiN)镀膜的弹性模量和刚度, 采用DEFORM有限元分析软件, 通过量纲分析及曲线拟合法确定了TiN镀膜的屈服强度; 针对不同膜厚, 取镀膜上7个特征点进行力学性能有限元分析, 通过膜基分离试验进行了验证。结果表明: 压头压入点P0所受应力最大, 其值为4 230 MPa, 膜基结合处Ps点出现应力集中, 所受切应力最大, 其值随膜厚增大(1～2.5 μm)而由3 150 MPa降低至2 260 MPa, 该位置为镀膜最易剥落处; 膜基分离试验证实镀膜分离区就在Ps点附近; 随着镀膜厚度增加, 基底对镀膜的影响程度逐渐减小。

关键词：压痕试验, TiN镀膜, 曲线拟合, 有限元, 应力