但是,如果可以通过软件建模和仿真来预测分析结果,则划痕测试方法甚至可以更加强大。对划痕测试进行建模仿真前必须选择相关的自由度,针尖几何形状和法向载荷。
通过使用sio的filmdoctor®studio软件,通过考虑侧向力以及通过不同几何针尖和法向载荷引及样品倾斜,从而对划痕测试进行仿真建模,尽可能地模拟划痕过程。 例如,对三个不同的划痕进行了分析,使用了半径为20μm,50μm和200μm的球形针尖以及载荷分别为1 n,20 n和80 n,得出的von mises应力分布如图1所示。通过先前确定的薄膜(ec1,ec2)和基材(es)的弹性模量,可以使此模拟更加精确。
图1:不同载荷下不同半径的球形针尖的von mises应力分布:(a)半径20μm载荷1 n,(b)半径50μm载荷20 n,(c)半径为200μm载荷,界面由白色虚线表示,十字叉为von mises应力大值。
可以根据标准,经验或由sio软件和纳米压痕测试得到的模拟应力分布选择合适的划痕测试参数。这些划痕测试参数的初步确定,可以根据摩擦系数选择侧向力,并且假定表面为平面。显然,这些不同的划痕参数导致*不同的应力分布,及分布的大值的位置和大值。
图2:(a)失效机制(b)光学显微镜观察的划痕后的表面的图像,其中相应的临界失效lc位置标记为红色。
图1c中的von mises应力集中在基体中,图1a和图2b中的大von mises应力分别集中在薄膜的第1层和第二层界面, von-mises应力大值应与测试目标深度吻合,因为预计随后的划痕测试的灵敏度将在这些深度范围内。此外,大值应在相关应用情况的范围内充分超过目标成分的屈服强度,以确保发生失效。
安东帕创建于1922年,总部位于奥地利。安东帕在密度和浓度的测量,溶解二氧化碳的测定,以及在流变学和黏度测量领域位于前列。致力于为工业和科研客户提供合适的仪器。产品涵盖密度计、微波消解仪、微波合成仪、旋光仪、折光仪、黏度计、流变仪、馏程分析仪、闪点测试仪、x-射线结构分析、固体表面电位分析仪、表面力学性能测试仪器、在线分析检测仪表、颗粒特性分析、原子力显微镜以及固体材料直接表征等。
