薄膜和涂層材料由于其服役條件的特殊性,往往會承受不同形式的疲勞載荷，由于尺寸的限制,薄膜的疲勞斷裂行為不易通過線彈性破壞力學(xué)測試方法得到。 因此,為了實(shí)現(xiàn)對薄膜和涂層材料疲勞壽命的預(yù)測, 必 須 尋 求 新 的 方 法 對 疲 勞 機(jī) 制 進(jìn) 行 探 究。經(jīng)大量研究及實(shí)驗(yàn)表明：納米沖擊試驗(yàn)?zāi)軌蜉^好地表征涂層表面的疲勞特性,并在一定程度上證實(shí)了沖擊次數(shù)和沖擊載荷與疲勞失效的定性關(guān)系,經(jīng)過一段時間的發(fā)展，納米沖擊測試不僅能評估薄膜和涂層的韌性和抗疲勞斷裂能力，也能夠模擬高負(fù)荷的重復(fù)接觸情況。這對于評估用于航空航天材料的高速加工工具的耐久性和航空航天發(fā)動機(jī)在正常工作環(huán)境中的侵蝕磨損具有重大的作用。

圖1-聚碳酸酯上厚脆涂層的納米沖擊斷口

NanoTest Vantage上的納米沖擊測試簡單、快速、靈活。不僅本機(jī)可以進(jìn)行納米沖擊實(shí)驗(yàn)，也可以為其他儀器提供沖擊模塊。

在最近發(fā)表的一篇論文中，Bouzakis比較了多層PVD TiAlN涂層系統(tǒng)的性能。這種系統(tǒng)是延長涂層材料壽命的有效方法。納米沖擊測試被證明是優(yōu)化分層系統(tǒng)的有力輔助。銑削硬化鋼的刀具壽命(切削次數(shù))與最大沖擊深度進(jìn)行了比較。圖2顯示了各種系統(tǒng)的切削性能與抗沖擊性之間的良好相關(guān)性。

     圖2 -各種多層材料的切削性能與抗沖擊性能的關(guān)系

實(shí)驗(yàn)步驟：a、Bouzakis假設(shè)性能的提高是由于層抑制了裂紋的擴(kuò)展，如下圖所示:

圖3 -裂紋擴(kuò)展在多層體系中被抑制

b、他們的研究數(shù)據(jù)(圖4和圖5)再次表明，銑削硬化鋼時，刀具壽命(切削次數(shù))與最大PVD涂層的沖擊深度之間存在直接的負(fù)相關(guān)關(guān)系。

圖4                                                                                      圖5