纳米压痕理论在表面涂层残余应力检测中的应用研究

涂层能有效提高机械零件的耐磨、抗疲劳等性能，在工业部门，尤其是航空航天及军事装备领域被广泛应用。然而，普遍存在于涂层中的残余应力对其耐磨损、抗疲劳等性能有着很大的负面影响，是导致涂层早期失效、缩短涂层寿命的主要原因之一。为此，研究并准确检测涂层内部残余应力值及应力状态具有非常重要的工程意义和科学意义。但是现有的残余应力检测技术在精确测定涂层残余应力数值及其分布方面均存在一定的局限性。本项目将创新性地利用纳米力学综合测试系统，通过确定涂层材料的本构关系，以及提出表征涂层残余应力大小的特征参量- - 压头的真实接触面积，再结合电子背散射衍射、X射线残余应力检测、拉曼光谱技术等辅助手段的测定，最终建立纳米压痕法测量涂层残余应力的表达式；并根据分子动力学理论和有限元模拟，从原子/分子角度模拟涂层纳米尺度变形时对残余应力的响应，为发展残余应力测定提供新方法。