一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架的利记博彩app
【专利说明】一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架
[0001]
技术领域
[0002]本发明涉及机械模具技术领域，具体的涉及一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架。
【背景技术】
[0003]残留应力(Residual Stress)构件在制造过程中，将受到来自各种工艺等因素的作用与影响；当这些因素消失之后，若构件所受到的上述作用与影响不能随之而完全消失，仍有部分作用与影响残留在构件内，则这种残留的作用与影响。也称残余应力。残余应力是当物体没有外部因素作用时，在物体内部保持平衡而存在的应力。凡是没有外部作用，物体内部保持自相平衡的应力，称为物体的固有应力，或称为初应力，亦称为内应力。
[0004]对于残余应力测试的仪器有残余应力分析仪，其原理是基于布拉格方程2dsin θ =ηλ:即一定波长的X射线照射到晶体材料上，相邻两个原子面衍射时的X射线光程差正好是波长的整数倍。通过测量衍射角变化△ Θ从而得到晶格间距变化△(!，根据胡克定律和弹性力学原理，计算出材料的残余应力。一般在实际操作时采用盲孔法残余应力测量、磁测法残余应力测量和X射线衍射残余应力测量。
[0005]薄膜残余应力产生的原因分类有:(I)热应力，铸件各部分的薄厚是不一样的，如机床床身导轨部分很厚，侧壁筋板部分较薄；铸后，薄壁部分冷却速度快收缩大，而厚壁部分，冷却速度慢，收缩的小。薄壁部分的收缩受到厚壁部分的阻碍，所以薄壁部分受拉力，厚壁部分受压力。因纵向收缩差大，因而产生的拉压也大。这时铸件的温度高，薄厚壁都处于塑性状态，其压应力使厚壁部分变粗，拉应力使薄壁部分变薄，拉压应力，随塑性变形而消失。铸件逐渐冷却，当薄壁部分进入弹性状态而厚壁部分仍处于塑性时，压应力使厚壁部分产生塑性变形，继续变粗，而薄壁部分只是弹性拉长，这时拉压应力随厚壁部分变粗而消失。铸件仍继续冷却，当薄厚壁部分进入弹性区时，由于厚壁部分温度高，收缩量大。但薄壁部分阻止厚壁部分收缩，故薄壁受压应力，厚壁受拉应力。应力方向发生了变化。这种作用一直持续到室温，结果在常温下厚壁部分受拉应力，薄壁部分受压应力。这个应力是由于各部分薄厚不同。冷却速度不同，塑性变形不均匀而产生的，叫热应力。
[0006](2)相变应力
常用的铸铁含碳量在2.8-3.5%，属于亚共晶铸铁，在结晶过程中:厚壁部分在1153°C共晶结晶时，析出共晶石墨，产生体积膨胀，薄壁部分阻碍其膨胀，厚壁部分受压应力，薄壁部分受拉应力。厚壁部分因温度高，降温速度快，收缩快，所以厚壁逐渐变为受拉应力。而薄壁与其相反。在共析(738°C)前的收缩中，薄厚壁均处于塑性状态，应力虽然不断产生，但又不断被塑性变形所松弛，应力并不大。当降到738°C时，铸铁发生共析转变，由面心立方，变为体心立方结构(既γ-Fe变为a-Fe)，比容由0.124cm3/g增大到0.127cm3/g。同时有共析石墨析出，使厚壁部分伸入，产生压应力。上述的两种应力，是在1153°C和738°C两次相变而产生的，叫相变应力。相变应力与冷却过程中产生的热应力方向相反，相变应力被热应力抵消。在共析转变以后，不再产生相变些力，因此铸件由与薄厚冷却速度不同所形成的热应力起主要作用。
[0007](3)收缩应力(亦叫机械阻碍应力)
铸件在固态收缩时，因受到铸型型芯浇冒口等的阻碍作用而产生的应力叫收缩应力。由于各部分由塑性到弹性状态转变有先有后，型芯等对收缩的阻力将在铸件内造成不均匀的的塑性变形，产生残余应力。收缩应力一般不大，多在打箱后消失。
[0008]纳米压痕试验方法是在传统的布氏和维氏硬度实验方法的基础上发展起来的新兴的力学性能试验方法，它通过连续控制和记录加卸载时的载荷和位移数据，以得到材料压痕硬度、杨氏模量、压痕蠕变、压痕松弛和断裂韧性等力学性能指标。这是一种先进的微尺度的力学测量技术。它是通过测量作用在压针上的载荷和压入样品表面的深度来获得材料的载荷-位移曲线。其压入深度一般控制在微/纳米尺度，因此要求测试仪器的位移传感器具有优于Inm的分辨率，所以称之为纳米压痕仪。
[0009]目前，基于纳米压痕测试法的模型有Suresh理论模型、Yun-Hee模型、Swadener理论以及Xu模型等，其中Suresh理论模型最为常用。但是Suresh理论模型中的无应力试样很难获得，该技术意在获得无残余应力的薄膜试样，以便计算薄膜的残余应力。
[0010]Suresh模型的不足之处在于计算模型中要求无残余应力的参考试样，但无残余应力的试样很难得到。一些科研人员利用线切割的方法，将涂层从基底上切除下来，获得无应力试样，还有一些人将制备好的涂层进行退火处理，获得无应力试样。但这两种方法都有一定的缺陷，首先线切割方法不能将涂层与基底完整剥离，而且机加工过程的挤压、摩擦，产热等会使涂层产生新的残余应力；退火也不能完全去除其内部的应力，特别是界面应力。
【发明内容】
[0011]为了解决获得无残余应力薄膜用于纳米压痕法，本发明旨在提供一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架。
[0012]为了实现本发明的目的，其是通过以下技术方案加以实现:
一种可用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架包括底架和固定架两部分；
所述底架为矩形台，其中间开有凹槽，所述凹槽底部开有第一通孔；
所述固定架与所述底架上的凹槽相匹配，固定架上开有第二通孔，所述第一通孔与第二通孔都为同心圆结构。
[0013]优选地，所述凹槽为矩形凹槽。
[0014]优选地，所述凹槽为正方形凹槽。
[0015]优选的，所述第一通孔和/或第二通孔为圆形通孔。
[0016]优选地，所述第一通孔和第二通孔大小相同。
[0017]本发明的有益效果如下:
本发明提供的薄膜支架结构简单、操作方便，能够轻松方便地获得无残余应力的薄膜试样；同时制备上述薄膜支架成本低、易实现。
【附图说明】
[0018]图1底架不意图；
图2固定架不意图；
附图标记1-底架、2-固定架、10-矩形台、11-凹槽、13-第一通孔、21-第二通孔。
【具体实施方式】
[0019]下面结合说明书附图及其【具体实施方式】详细介绍本发明的技术方案。但本发明的保护范围并不局限于以下实例，应包含权利要求书中的全部内容。
[0020]实施例1薄膜支架结构
如说明书附图1和2所示，本实施例中提供的薄膜支架包括底架⑴和固定架(2)两部分；所述底架(I)为矩形台(10)，其中间开有凹槽(11)，所述凹槽(11)底部开有第一通孔(13);本实施例中选用的正方形台底架是为了方便操作，本领域技术人员在此基础上改进的如棱形台、圆台等亦属本发明的保护范围。
[0021]上述实施例中，底架⑴的尺寸为15X15X6mm(长X宽X高)；正方形凹槽(13)的尺寸为10X10X1.5mm(长X宽X高)，第一圆形通孔(13)的Rl (直径)为3.5mm;固定架(2)的尺寸为1X 1X 1.5mm(长X宽X高)，第二圆形通孔(21)的R2 (直径)为3.5mmο
[0022]所述固定架(2)正好与所述底架(I)上的凹槽(11)相匹配，其上开有第二通孔
(21)，所述第一通孔(13)与第二通孔(21)为同心圆结构。本实施例中选用的与底架(I)上的凹槽(11)相匹配的固定架(2)也是为了方便操作。本领域技术人员在此基础上改进的其他如略高或略底低于凹槽(11)的固定架(2)亦属本发明的保护范围。
[0023]进一步地，为了使薄膜试样放置和取出方便，在另一实施例中所述凹槽(11)设计为矩形凹槽；更优选地，设计成正方形凹槽。
[0024]在上述具体实验中，为了使薄膜试样在纳米压痕仪中操作方便。在其余实施例中将第一通孔(13)和第二通孔(21)设计为圆形通孔，同时第一通孔(13)和第二通孔(21)大小相同。
[0025]薄膜支架试验过程将试样放置于正方形凹槽(13)处，待基底去除后，将固定架
(2)盖到薄膜上，让其固定。中间通孔圆形区域薄膜裸露以便用于压痕测试。
[0026]薄膜支架的应用铜薄膜的制备工艺
在双面抛光的NaCl基底上，采用直流磁控溅射方法制备50nm厚度的金属铜薄膜。制备前NaCl基底经99%(wt%)丙酮清洗后，用Ar离子清洗10分钟。磁控溅射的本底真空为2X 10_4Pa，直流偏压为15V，Ar气压力为0.5Pa，溅射速率为10nm/min，溅射温度为70°C，溅射时间为15min，溅射材料为纯度99.9999%的Cu靶。
[0027]无残余应力薄膜的制备方法
取两个NaCl作为基底的试样，一个放于实施例1自制薄膜支架上，并静置于去离子水与乙醇的体积比为2: 9混合溶液中。溶液的高度最好距离高于薄膜支架底架顶端2mm。另一个NaCl试样作为对照。当实验组和对照组中NaCl完全溶解，把薄膜和薄膜支架的底架一起取出，吹干。再将薄膜支架的固定架覆盖在底架上面，固定式样，即获得无应力的薄膜试样。
[0028]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架，其特征在于:所述薄膜支架包括底架(I)和固定架⑵两部分； 所述底架(I)为矩形台，其中间开有凹槽(11)，所述凹槽(11)底部开有第一通孔(13)； 所述固定架(2)与底架(I)上的凹槽(11)相匹配，固定架(2)上开有第二通孔(21)，所述第一通孔(13)与第二通孔(21)都为同心圆结构。2.如权利要求1所述的薄膜支架，其特征在于:所述凹槽(11)为矩形凹槽。3.如权利要求1所述的薄膜支架，其特征在于:所述凹槽(11)为正方形凹槽。4.如权利要求1所述的薄膜支架，其特征在于:所述第一通孔(13)和/或第二通孔(21)为圆形通孔。5.如权利要求1或4所述的薄膜支架，其特征在于:所述第一通孔(13)和第二通孔(21)大小相同。
【专利摘要】本发明公开了一种薄膜支架，其具体涉及一种用来获得无残余应力薄膜的薄膜支架，属于机械模具技术领域。本发明的薄膜支架包括底架和固定架两部分；所述底架为矩形台，其中间开有凹槽，所述凹槽底部开有第一通孔；所述固定架正好与所述底架上的凹槽相匹配，所述固定架上开有第二通孔，所述第一通孔与第二通孔为同心圆结构。本发明提供的薄膜支架结构简单、操作方便，能够轻松方便地获得的无残余应力的薄膜试样。
【IPC分类】G01L1/26, G01N1/28
【公开号】CN104964862
【申请号】CN201510380760
【发明人】苏建丽
【申请人】青岛文创科技有限公司
【公开日】2015年10月7日
【申请日】2015年7月1日