键弛豫理论表征韧性薄膜界面结合性能

It is very important to evalute the using liftetime of film/substrate system by characterizing the interface cohesive energy,because interface failure is one of the most dangerous coating failures during the using process. However, compared with brittle film, it is difficult to characterize the interface cohesive energy of ductile film due to the plastic deformation. The conventional methods can't effectively obtain the value. Thus, we aim to characterize the interface cohesive energy of ductile film by the bond order-length-strength (BOLS) mechanism and the blister test. Firstly, we study the relationship of the bond length and bond strength between the alloy system and the homogenous material system from the perspective of the chemical bond and establish the model of chemical bond-interface cohseive energy. Meanwhile, we investigae the film thickness dependence of the interface cohseive properties, and use the blister test to verify the value of ductile film.. In this project, we focus on proposing a characterization method of the interface cohesive energy for ductile film by BOLS mechanism from the atomistic perspective. It provide a certain guiding significance to characterize the interface cohesive properties of ductile film for theoretical and experimental studies.

界面失效是薄膜材料使用过程中最为危险的失效模式之一，界面结合能是表征界面结合性能的重要指标之一，因此定量表征薄膜的界面结合能对评价薄膜/基体材料体系使用寿命具有非常重要的意义。然而,相对脆性薄膜易于表征其界面断裂韧性,韧性薄膜由于容易发生塑性变形,从而使得表征其界面结合能存在很大难度，常规的测试手段不能有效获取界面结合能。本项目拟从键弛豫理论研究和鼓包法实验研究两个方面来表征韧性薄膜界面结合能。首先从化学键的角度分析合金材料体系的键长和键能与单一材料键属性的关系，进而建立"化学键-界面结合能"的理论模型，以预测韧性薄膜的界面结合能。同时研究薄膜的厚度对界面结合能的影响，并进一步对韧性薄膜的界面结合能进行鼓包法实验研究。.本项目旨在提出一种基于键弛豫理论表征韧性薄膜界面结合能的方法，这对表征韧性薄膜界面结合性能的理论与实验研究具有一定的指导作用。

界面失效是薄膜材料使用过程中最为危险的失效模式之一，界面结合能是表征界面结合性能的重要指标之一，因此定量表征薄膜的界面结合能对评价薄膜/基体材料体系使用寿命具有非常重要的意义。然而,相对脆性薄膜易于表征其界面断裂韧性,韧性薄膜由于容易发生塑性变形,从而使得表征其界面结合能存在很大难度，常规的测试手段不能有效获取界面结合能。本项目从键弛豫理论研究和鼓包法实验研究两个方面来表征韧性薄膜界面结合能。首先从化学键的角度分析了合金材料体系的键长和键能与单一材料键属性的关系，进而建立了“化学键—界面结合能”的理论模型，以预测韧性薄膜的界面结合能。同时研究了薄膜的厚度对界面结合能的影响，并进一步对韧性薄膜的界面结合能进行鼓包法实验研究。最终，我们提出了一种基于键弛豫理论表征韧性薄膜界面结合能的理论方法，并进行鼓包法实验研究对比，为表征韧性薄膜界面结合性能的研究提供理论依据。研究成果已经在Vacuum, Applied Surface Science杂志上发表论文共2篇。