氧化铝涂层残余应力拉曼光谱测量技术及其应用
发布时间：2021-04-04 02:24
氧化铝因其优异的性能被广泛用作高速切削刀具的涂层材料。由于涂层与基底材料的性能差异,尤其是热膨胀系数的差异,涂层内不可避免地存在影响其服役性能的残余应力。微拉曼光谱法是一种有潜力的涂层残余应力测量手段,然而将其应用于氧化铝涂层的残余应力测量,还有一些基础性的问题有待解决。本文针对氧化铝涂层残余应力拉曼光谱测量理论及其应用开展了研究。本文首先在氧化铝材料缺少晶格动力学方程的背景下,结合单晶氧化铝主晶轴的压电光谱系数及欧拉旋转矩阵,推导出了任意取向氧化铝涂层的拉曼频移-应力分量理论关系式。期间,结合氧化铝的拉曼张量和偏振特性,计算出了不同偏振配置下拉曼振动模的可见性;推导了不同激光入射方向下偏振拉曼强度和晶体欧拉角之间的关系;给出了根据密勒指数确定晶体欧拉角的方法,从而给出了确定理论关系式中的待定系数的方法。针对具有特定织构的取向氧化铝涂层材料,本文确定出了氧化铝涂层表面和截面测量的拉曼频移-平面应力分量定量关系式。分别根据密勒指数与晶体欧拉角的关系、不同激光入射方向下偏振拉曼强度与欧拉角的关系以及CAD几何图解法,计算、测量得到了样品表面和截面的欧拉角,结合单晶氧化铝不同晶轴对应的压谱系...
【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基底-涂层体系挠曲示意图
膜厚度远小于基底厚度。底与薄膜的弹性模量相近。均质的、各向同性的、线弹性的，且基底初始状各向同性的，薄膜残余应力为双轴应力。力沿厚度方向均匀分布。且薄膜边缘部分对应力的影响非常微小。可以看出，对于各向异性涂层，基底曲率法并不残余应力沿厚度方向的变化，更无法获得面内的X 射线衍射法是一种常用的残余应力测量方法[2体上时产生衍射现象，引发的点阵间距变化导致最终把弹性应变转化成为平均应力值。图 1-2 简
图 1-3 入射光散射示意图散射光比瑞利光频率小，为（v0-v）；（v0-v）。斯托克斯线和反斯托克斯线()()0000v = v+v v=v v v转动和振动能级有关，不同物质具有不[28]。一张完整的拉曼光谱图横坐标代表ber）来表示，单位为 cm-1，纵坐标代表峰对应的横、纵坐标代表了该材料相应或压缩残余应力时，分子或原子的键长加，分子或原子的振动频率将减少或增。测量的研究现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子层沉积氧化铝包覆羰基铁粉的抗腐蚀性及吸波性能[J]. 刘彦峰,李磊削,王韫宇,李昌烽. 无机材料学报. 2017(07)
[2]低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究[J]. 赵天奇,王新昶,孙方宏. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(01)
[3]热喷涂层残余应力影响因素的研究[J]. 王贺权,赵士琦,张佳平,芦国强,袁福河. 真空. 2016(02)
[4]微喷砂后处理工艺对涂层刀具性能的影响规律[J]. 徐培利,刘战强. 现代制造工程. 2015(07)
[5]X射线衍射残余应力测试方法及应用[J]. 于康,孙亚非,陈晓江. 火箭推进. 2015(02)
[6]Mechanical behavior study of microdevice and nanomaterials by Raman spectroscopy:a review[J]. Wei Qiu,Yi-Lan Kang. Chinese Science Bulletin. 2014(23)
[7]拉曼光谱技术在聚合物研究中的应用进展[J]. 胡成龙,陈韶云,陈建,张卫红,陈旭东. 高分子通报. 2014(03)
[8]中子辐照α-Al2O3单晶的光学性质研究[J]. 祝威,黄丽,陈敬,侯贝贝,王鹏飞,阮永丰. 人工晶体学报. 2012(04)
[9]热轧组织对冷轧无取向硅钢退火织构及组织的影响[J]. 金自力,任慧平,李伟,李一鸣. 材料热处理学报. 2012(02)
[10]拉曼光谱法研究微晶硅薄膜应力梯度[J]. 王建军,陈花. 科学技术与工程. 2011(23)
博士论文
[1]硬质合金刀具TiN-TiCN-Al2O3-TiN多层复合涂层制备与组织性能研究[D]. 陈响明.中南大学 2012
硕士论文
[1]TiAlN刀具涂层的微喷砂加工表面完整性研究[D]. 徐培利.山东大学 2016
[2]拉曼Mapping成像法研究PS/PVME共混体系相分离的相态结构及进程标度[D]. 黎青霞.西南大学 2015
[3]拉曼光谱检测中荧光抑制方法的研究[D]. 邹文龙.苏州大学 2011
[4]防垢耐蚀耐磨涂层的制备与性能研究[D]. 王瑞英.中国石油大学 2010
[5]奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系[D]. 郑磊.哈尔滨工业大学 2009
[6]刀具涂层材料与涂层刀具的应用[D]. 杨丽娟.青岛大学 2009
本文编号：3117553
【文章来源】：天津职业技术师范大学天津市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基底-涂层体系挠曲示意图
膜厚度远小于基底厚度。底与薄膜的弹性模量相近。均质的、各向同性的、线弹性的，且基底初始状各向同性的，薄膜残余应力为双轴应力。力沿厚度方向均匀分布。且薄膜边缘部分对应力的影响非常微小。可以看出，对于各向异性涂层，基底曲率法并不残余应力沿厚度方向的变化，更无法获得面内的X 射线衍射法是一种常用的残余应力测量方法[2体上时产生衍射现象，引发的点阵间距变化导致最终把弹性应变转化成为平均应力值。图 1-2 简
图 1-3 入射光散射示意图散射光比瑞利光频率小，为（v0-v）；（v0-v）。斯托克斯线和反斯托克斯线()()0000v = v+v v=v v v转动和振动能级有关，不同物质具有不[28]。一张完整的拉曼光谱图横坐标代表ber）来表示，单位为 cm-1，纵坐标代表峰对应的横、纵坐标代表了该材料相应或压缩残余应力时，分子或原子的键长加，分子或原子的振动频率将减少或增。测量的研究现状
【参考文献】：
期刊论文
[1]原子层沉积氧化铝包覆羰基铁粉的抗腐蚀性及吸波性能[J]. 刘彦峰,李磊削,王韫宇,李昌烽. 无机材料学报. 2017(07)
[2]低残余应力HFCVD硼掺杂金刚石薄膜的制备与图形化研究[J]. 赵天奇,王新昶,孙方宏. 金刚石与磨料磨具工程. 2017(01)
[3]热喷涂层残余应力影响因素的研究[J]. 王贺权,赵士琦,张佳平,芦国强,袁福河. 真空. 2016(02)
[4]微喷砂后处理工艺对涂层刀具性能的影响规律[J]. 徐培利,刘战强. 现代制造工程. 2015(07)
[5]X射线衍射残余应力测试方法及应用[J]. 于康,孙亚非,陈晓江. 火箭推进. 2015(02)
[6]Mechanical behavior study of microdevice and nanomaterials by Raman spectroscopy:a review[J]. Wei Qiu,Yi-Lan Kang. Chinese Science Bulletin. 2014(23)
[7]拉曼光谱技术在聚合物研究中的应用进展[J]. 胡成龙,陈韶云,陈建,张卫红,陈旭东. 高分子通报. 2014(03)
[8]中子辐照α-Al2O3单晶的光学性质研究[J]. 祝威,黄丽,陈敬,侯贝贝,王鹏飞,阮永丰. 人工晶体学报. 2012(04)
[9]热轧组织对冷轧无取向硅钢退火织构及组织的影响[J]. 金自力,任慧平,李伟,李一鸣. 材料热处理学报. 2012(02)
[10]拉曼光谱法研究微晶硅薄膜应力梯度[J]. 王建军,陈花. 科学技术与工程. 2011(23)
博士论文
[1]硬质合金刀具TiN-TiCN-Al2O3-TiN多层复合涂层制备与组织性能研究[D]. 陈响明.中南大学 2012
硕士论文
[1]TiAlN刀具涂层的微喷砂加工表面完整性研究[D]. 徐培利.山东大学 2016
[2]拉曼Mapping成像法研究PS/PVME共混体系相分离的相态结构及进程标度[D]. 黎青霞.西南大学 2015
[3]拉曼光谱检测中荧光抑制方法的研究[D]. 邹文龙.苏州大学 2011
[4]防垢耐蚀耐磨涂层的制备与性能研究[D]. 王瑞英.中国石油大学 2010
[5]奥氏体不锈钢A304晶界特征与晶界强度的关系[D]. 郑磊.哈尔滨工业大学 2009
[6]刀具涂层材料与涂层刀具的应用[D]. 杨丽娟.青岛大学 2009
本文编号：3117553
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