【摘要】：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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)結(jié)果有很好的吻合。并進(jìn)而提出10nm為具有實(shí)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(shí)驗(yàn)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)變化進(jìn)行表征,并與分子動力學(xué)分析結(jié)果進(jìn)行相互補(bǔ)充和驗(yàn)證�；谟泊嘈圆牧霞{米切削的推擠機(jī)理,提出基于機(jī)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(xué)仿真分析和實(shí)驗(yàn)測試兩方面初步驗(yàn)證了其可行性和有效性。
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN304.11

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 房豐洲;賴敏;;納米切削機(jī)理及其研究進(jìn)展[J];中國科學(xué):技術(shù)科學(xué);2014年10期

2 房豐洲;;納米制造基礎(chǔ)研究的相關(guān)進(jìn)展[J];中國基礎(chǔ)科學(xué);2014年05期

3 劉宇宏;雒建斌;;納米制造科學(xué)與技術(shù)中的基礎(chǔ)問題研究進(jìn)展[J];中國基礎(chǔ)科學(xué);2013年03期

4 房豐洲;徐宗偉;;基于聚焦離子束的納米加工技術(shù)及進(jìn)展[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2013年03期

5 徐飛飛;張效棟;房豐洲;;金剛石刀具單點(diǎn)切削單晶硅加工表面特性[J];納米技術(shù)與精密工程;2013年06期

6 朱朋哲;房豐洲;;基于多尺度方法的單晶硅納米切削[J];黑龍江科技學(xué)院學(xué)報(bào);2012年04期

7 梁迎春;盆洪民;白清順;盧禮華;;基于橋域理論的Cu單晶納米切削跨尺度仿真研究[J];物理學(xué)報(bào);2011年10期

8 黃玉;;云南鍺業(yè):未來潛力巨大[J];中國金屬通報(bào);2010年34期

9 王國彪;黎明;丁玉成;盧秉恒;;重大研究計(jì)劃“納米制造的基礎(chǔ)研究”綜述[J];中國科學(xué)基金;2010年02期

10 劉飛;梁迎春;白清順;郭永博;;納米切削多晶銅的分子動力學(xué)仿真研究[J];工具技術(shù);2010年02期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前5條

1 兀偉;納米刃口刀具制備及切削機(jī)理的研究[D];天津大學(xué);2014年

2 史振宇;基于最小切除厚度的微切削加工機(jī)理研究[D];山東大學(xué);2011年

3 張俊杰;基于分子動力學(xué)的晶體銅納米機(jī)械加工表層形成機(jī)理研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

4 張治國;單晶材料納米級切削機(jī)理的研究[D];天津大學(xué);2009年

5 李德剛;基于分子動力學(xué)的單晶硅納米加工機(jī)理及影響因素研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

1 毛杰偉;基于分子動力學(xué)單晶鍺的切削加工工藝研究[D];長春理工大學(xué);2013年

2 徐飛飛;晶體材料納米級切削機(jī)理及拉曼光譜表面表征[D];天津大學(xué);2012年

3 高一亮;單晶鍺高次非球面的超精密車削技術(shù)研究[D];長春理工大學(xué);2012年

4 王健強(qiáng);單晶鍺六棱柱轉(zhuǎn)鼓超精密切削加工工藝研究[D];長春理工大學(xué);2012年

，

本文編號：2572022