單晶鍺納米切削機(jī)理和切削極限的研究.pdf

1、納米切削是納米精度復(fù)雜面型加工的主要技術(shù)之一。對納米切削機(jī)理的深入探索可為材料的納米級切削技術(shù)的發(fā)展提供必要的理論基礎(chǔ)，對提高超精密切削加工技術(shù)的水平具有重要的意義。單晶鍺是重要的紅外光學(xué)材料，廣泛應(yīng)用于國防及民用高科技產(chǎn)品領(lǐng)域。掌握單晶鍺納米切削加工的材料去除機(jī)理以及損傷層特性進(jìn)而改善其加工性能對于制造高質(zhì)量的鍺光學(xué)器件有著重要的指導(dǎo)作用。本文基于分子動力學(xué)分析、超精密切削加工實驗以及納米切削表面的測試表征等手段，對單晶鍺納米切削機(jī)理

2、和與刀具刃口半徑相關(guān)的納米切削極限進(jìn)行深入探索，具體內(nèi)容包括:
　　1.對單晶鍺的單點(diǎn)金剛石納米切削過程進(jìn)行分子動力學(xué)仿真分析，研究其切削過程中的表層晶態(tài)結(jié)構(gòu)演變、切削區(qū)域的材料流動狀態(tài)、切削力及單位去除能量變化等。并與單晶硅、單晶銅和鋁合金的納米切削材料變形機(jī)制進(jìn)行對比分析，得到單晶鍺與其他材料的切削變形機(jī)制的共性和特殊性。
　　2.研究單晶鍺不同晶面納米壓痕和不同晶面不同晶向納米切削時的亞表層變形損傷的差異，確定典型晶面

3、上獲得最薄的非晶損傷層的切削加工晶向。
　　3.研究納米切削的材料流動去除模型和滯流層位置，提出仿真中產(chǎn)生切屑的新判斷方法，得到脆性材料單晶鍺和塑性材料單晶銅在納米切削過程中產(chǎn)生切屑的臨界負(fù)前角為-60°～-70°之間，與納米切削極限實驗結(jié)果有很好的吻合。并進(jìn)而提出10nm為具有實際意義的最小刀具刃口半徑。
　　4.對單晶鍺不同晶面晶向的塑性切削性能進(jìn)行實驗研究。采用拉曼光譜和透射電鏡對單晶鍺納米切削表面亞表面的晶態(tài)結(jié)構(gòu)變化