發(fā)布時間：2020-01-22 17:56

【摘要】：納米切削是納米精度復雜面型加工的主要技術之一。對納米切削機理的深入探索可為材料的納米級切削技術的發(fā)展提供必要的理論基礎,對提高超精密切削加工技術的水平具有重要的意義。單晶鍺是重要的紅外光學材料,廣泛應用于國防及民用高科技產品領域。掌握單晶鍺納米切削加工的材料去除機理以及損傷層特性進而改善其加工性能對于制造高質量的鍺光學器件有著重要的指導作用。本文基于分子動力學分析、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理和與刀具刃口半徑相關的納米切削極限進行深入探索,具體內容包括:1.對單晶鍺的單點金剛石納米切削過程進行分子動力學仿真分析,研究其切削過程中的表層晶態(tài)結構演變、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制進行對比分析,得到單晶鍺與其他材料的切削變形機制的共性和特殊性。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生切屑的臨界負前角為-60°~-70°之間,與納米切削極限實驗結果有很好的吻合。并進而提出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)結構變化進行表征,并與分子動力學分析結果進行相互補充和驗證�；谟泊嘈圆牧霞{米切削的推擠機理,提出基于機械表面改性的單晶脆性材料納米切削輔助新工藝,并從分子動力學仿真分析和實驗測試兩方面初步驗證了其可行性和有效性。
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.11

【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

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本文編號：2572022