發(fā)布時間：2018-10-26 13:22

【摘要】：本文基于分子動力學(xué)方法模擬金剛石刀具納米切削單晶硅,從刀具的彈塑性變形、C—C鍵斷裂對碳原子結(jié)構(gòu)的影響以及金剛石刀具的石墨化磨損等方面對金剛石刀具的磨損進行分析,采用配位數(shù)法和6元環(huán)法表征刀具上的磨損碳原子.模擬結(jié)果表明:在納米切削過程中,金剛石刀具表層C—C鍵的斷裂使其兩端碳原子由sp3雜化轉(zhuǎn)變?yōu)閟p2雜化,同時,表面上的雜化結(jié)構(gòu)發(fā)生變化的碳原子與其第一近鄰的sp2雜化碳原子所構(gòu)成的區(qū)域發(fā)生平整,由金剛石的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槭钠矫娼Y(jié)構(gòu),導(dǎo)致金剛石刀具發(fā)生磨損;刀具表面低配位數(shù)碳原子的重構(gòu)使其近鄰區(qū)域產(chǎn)生扭曲變形,C—C鍵鍵能隨之減弱,在高溫和高剪切應(yīng)力的作用下,極易發(fā)生斷裂;在切削刃的棱邊上,由于表面碳原子的配位嚴重不足,斷開較少的C—C鍵就可以使表面6元環(huán)中碳原子的配位數(shù)都小于4,導(dǎo)致金剛石刀具發(fā)生石墨化磨損.
[Abstract]:In this paper, based on the molecular dynamics method, we simulate the elastoplastic deformation of diamond cutting tool in nanocrystalline silicon. The effect of C-C bond fracture on the structure of carbon atom and the graphitization wear of diamond tool were analyzed. The wear of carbon atom on the tool was characterized by coordination number method and 6-element ring method. The simulation results show that the fracture of C-C bond in the surface layer of diamond cutting tool changes the carbon atoms at both ends from sp3 hybrid to sp2 hybrid in the process of nano-cutting, and at the same time, The area formed by the carbon atom with the first neighboring sp2 hybrid carbon atom on the surface of the hybrid structure is flat, and the three-dimensional network structure of the diamond is transformed into the planar structure of the graphite, which results in the diamond tool wear. The reconstruction of the low coordination number of carbon atoms on the surface of the cutting tool results in the distortion of the adjacent region and the weakening of the bond energy of the C-C bond. It is easy to fracture under the action of high temperature and high shear stress. On the edge of the cutting edge, because of the serious shortage of the coordination of the surface carbon atoms, disconnecting the C-C bond can make the coordination number of the carbon atoms in the surface 6 element ring less than 4, which leads to the graphitization wear of diamond cutting tools.
【作者單位】： 哈爾濱工業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院;
【基金】：中國博士后科學(xué)基金(批準號:2013M541362) 黑龍江省自然科學(xué)基金(批準號:E201308)資助的課題~~
【分類號】：TG71;TG501

【參考文獻】

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【共引文獻】

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本文編號：2295856