钛合金表面Ti/TiB2仿生多层膜的断裂韧性
来源期刊：稀有金属材料与工程2016年第9期
论文作者：周广宏 丁红燕 印凤 王湘鸣 庄国志 夏木建
文章页码：2297 - 2302
关键词：钛合金;Ti/Ti B2多层膜;压痕法;断裂韧性;仿生;
摘 要：根据贝壳珍珠层的结构特点,以金属Ti层为软质层,对TiB2陶瓷薄膜进行仿生增韧处理,并通过压痕法研究了Ti/Ti B2仿生多层膜的断裂韧性。结果表明:随着调制比Λ(tTiB2:tTi)的增大,多层膜的断裂韧性先增大而后减小,当Λ为5时,多层膜的断裂韧度达到最大值(KIC=2.68 MPa·m1/2)。对于相同厚度的Ti B2单层膜而言,断裂韧度值仅为0.76MPa·m1/2,也就是说,Ti/Ti B2仿生多层膜可有效提高陶瓷层的断裂韧性。沉积在Ti6Al4V基体上的多层膜在断裂过程中进行能量释放以径向裂纹为主,以环形裂纹为辅。由于多层膜中Ti子层的周期性引入,有效缓解了Ti B2薄膜的内应力;当裂纹扩展至Ti子层时,Ti层可对裂纹尖端起到很好的钝化作用,使裂纹扩展方向发生偏转。此外,多层膜的界面增多,也相应增大了裂纹扩展的阻力,提高了多层膜的断裂韧性。
周广宏，丁红燕，印凤，王湘鸣，庄国志，夏木建
淮阴工学院江苏省介入医疗器械研究重点实验室
摘 要：根据贝壳珍珠层的结构特点,以金属Ti层为软质层,对TiB2陶瓷薄膜进行仿生增韧处理,并通过压痕法研究了Ti/Ti B2仿生多层膜的断裂韧性。结果表明:随着调制比Λ(tTiB2:tTi)的增大,多层膜的断裂韧性先增大而后减小,当Λ为5时,多层膜的断裂韧度达到最大值(KIC=2.68 MPa·m1/2)。对于相同厚度的Ti B2单层膜而言,断裂韧度值仅为0.76MPa·m1/2,也就是说,Ti/Ti B2仿生多层膜可有效提高陶瓷层的断裂韧性。沉积在Ti6Al4V基体上的多层膜在断裂过程中进行能量释放以径向裂纹为主,以环形裂纹为辅。由于多层膜中Ti子层的周期性引入,有效缓解了Ti B2薄膜的内应力;当裂纹扩展至Ti子层时,Ti层可对裂纹尖端起到很好的钝化作用,使裂纹扩展方向发生偏转。此外,多层膜的界面增多,也相应增大了裂纹扩展的阻力,提高了多层膜的断裂韧性。
关键词：钛合金;Ti/Ti B2多层膜;压痕法;断裂韧性;仿生;
