表层残余应力对薄膜界面应力波层裂行为的影响

基于应力波层裂原理测试薄膜-基体界面结合性能的弹丸冲击法，具有加载过程简单、物理过程清晰的优点，避免了界面区材料大变形并能计及界面结合性能的应变率效应，可适用于强结合薄膜-基体体系。此前，针对应力波层裂这一类测试方法中界面分离过程的模型化研究，都基于薄膜-基体体系初始无应力的假设。然而，几乎所有薄膜内都不可避免的存在很高的表层残余应力，这种表层残余应力会随着薄膜/界面开裂释放出来，从而影响薄膜/界面破坏模式，干扰界面结合性能的测试结果。本项目拟研究薄膜-基体体系表层残余应力对薄膜界面应力波层裂行为的影响。重点揭示表层残余应力作用下，应力波在完整界面附近的传播和演化规律，表层残余应力对薄膜界面层裂行为和破坏模式的影响规律，并以典型薄膜-基体体系的界面应力波层裂实验进行验证。为应用界面应力波层裂法，特别是弹丸冲击法高精度评价薄膜界面结合性能提供进一步的理论依据。

针对表层残余应力对薄膜-基底界面性能冲击测试的影响，本项目研究了残余应力对弹丸冲击诱导的薄膜基底界面应力以及薄膜应力的贡献，分析了在残余应力和应力波共同作用下薄膜-基底界面裂纹行为，获得了不同残余应力状态下硬质合金薄膜的弹丸冲击层裂现象，并比较了薄膜-基底体系弹丸冲击破坏和局部热载破坏的相似性、提出了测试分析表层残余应力的局部热扰动方法原理和反演算法。