單晶鍺納米切削機理和切削極限的研究.pdf

1、納米切削是納米精度復雜面型加工的主要技術(shù)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(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材料，廣泛應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理以及損傷層特性進而改善其加工性能對于制造高質(zhì)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

2、和與刀具刃口半徑相關(guān)的納米切削極限進行深入探索，具體內(nèi)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(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

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(jié)構(gòu)變化