Quantifying adhesion energy of mechanical coatings at atomistic scale
Quantifying adhesion energy of mechanical coatings at atomistic scale
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在原子尺度上量化机械涂层的附着能
DOI：
10.1016/j.apsusc.2011.09.102
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发表时间：
2011-12
影响因子：
6.7
通讯作者：
Wang, Zhongchang
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Yin, Deqiang;Peng, Xianghe;Qin, Yi;Feng, Jiling;Wang, Zhongchang
过渡金属化合物的涂层在已知附着力会影响或控制功能的地方得到广泛的技术应用。在这里，我们通过第一性原理计算，提出了一种评估涂层附着力的新方法，并将其应用于TiN涂层的分析。我们发现（111）和（001）取向的计算黏附能在没有残余应力的情况下都很小，但一旦施加了应力就会线性增加，这表明残余应力是影响黏附的关键。附着力的增强是由于应力引起的相邻键的收缩，这导致TiN涂层中键之间的相互作用更强。此外，基于计算附着力能的有限元模拟较好地再现了纳米压痕实验中观察到的初始开裂过程，从而验证了该方法在表面涂层体系附着力能量化中的应用。
Coatings of transition metal compounds find widespread technological applications where adhesion is known to influence or control functionality. Here, we, by first-principles calculations, propose a new way to assess adhesion in coatings and apply it to analyze the TiN coating. We find that the calculated adhesion energies of both the (111) and (001) orientations are small under no residual stress, yet increase linearly once the stress is imposed, suggesting that the residual stress is key to affecting adhesion. The strengthened adhesion is found to be attributed to the stress-induced shrinkage of neighbouring bonds, which results in stronger interactions between bonds in TiN coatings. Further finite elements simulation (FEM) based on calculated adhesion energy reproduces well the initial cracking process observed in nano-indentation experiments, thereby validating the application of this approach in quantifying adhesion energy of surface coating systems.
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DOI：
10.1134/s0031918x1002002x
发表时间：
2010-03
期刊：
The Physics of Metals and Metallography
影响因子：
--
作者：
A. Solov'ev;N. Sochugov;K. Oskomov
通讯作者：
A. Solov'ev;N. Sochugov;K. Oskomov
影响因子：
2.1
作者：
Jong-jin Kim;J. Jeong;Kwang-Ryeol Lee;D. Kwon
通讯作者：
Jong-jin Kim;J. Jeong;Kwang-Ryeol Lee;D. Kwon
影响因子：
6
作者：
Chao-yu Lee;M. Dupeux;W. Tuan
通讯作者：
Chao-yu Lee;M. Dupeux;W. Tuan
DOI：
10.1088/0965-0393/1/2/001
发表时间：
1993
影响因子：
1.8
作者：
Xiaopeng Xu;A. Needleman
通讯作者：
Xiaopeng Xu;A. Needleman
影响因子：
13.1
作者：
Geubelle, PH;Baylor, JS
通讯作者：
Baylor, JS