分子动力学模拟纳米尺度高速磨削带有缺陷的单晶铜工件

【作者】 李甲； 方棋洪； 刘又文；

【机构】 湖南大学汽车车身先进设计制造国家重点实验室；

【摘要】 超精密加工是采用金刚石工具通过材料去除的方式获得高精度的表面广泛应用于纳米尺度机械加工。然而,纳米机械加工技术的发展目前受到实验研究条件的制约,采用分子动力学数值模拟的方法在纳米加工过程研究机械加工机制具有显著优势。在实际材料中,即使是最纯的材料其晶体结构中都含有大量的缺陷(孔,夹杂等等)。然而,现有的分子动力学模拟纳米加工过程中的工件被假定为理想的单晶。因此,纳米尺度模拟带有缺陷的工件对机械加工过程的影响变得极其重要。本文主要分析孔的大小及位置,夹杂的大小及位置对纳米磨削加工特性的影响,比较了加工完美的单晶和带有缺陷单晶之间不同。数值结果表明,在磨削过程中当空洞靠近表面,通过位错、层错与空洞的交互作用,导致空洞变小,甚至愈合同时在孔的位置附近残留部分位错。孔强烈降低的磨削力和影响切屑形成机理。对于不同材料构成纳米夹杂对磨削加工的影响主要取决于夹杂材料的力学性能。此外,相比无缺陷工件,孔和夹杂可影响表面完整性的塑性区的大小。最后结果表明,位于加工表面下方空隙或者夹杂的表面在高压静水压力变得褶皱。更多还原