Cu-Ni合金的纳米切削特性及变形机理研究

发布时间：2021-07-24 23:33

　　具有纳米级微结构的Cu-Ni合金通常具有更好的催化作用。借助金刚石刀具切削的方法能够获得纳米级表面或纳米级微结构,因此研究纳米切削过程中工件材料的变形特性及去除机理至关重要。本文基于分子动力学理论,构建了Cu-Ni合金纳米切削的分子动力学模型,从工件内部原子运动规律的角度分析了Cu-Ni合金的纳米切削特性及变形机理。根据目前关于纳米切削机理的研究现状及Cu-Ni合金分子动力学模型的特点,通过以下几个方面对Cu-Ni合金的纳米切削过程进行研究。首先,研究了Cu-Ni合金表面晶向对纳米切削过程的影响。Cu-Ni合金由多个晶向各异的单晶Cu晶粒和包含Ni元素的晶界结构组成。因此Cu-Ni合金表面的晶向主要是合金中单晶Cu晶粒的表面晶向。本文建立了五种不同晶向的单晶Cu纳米切削分子动力学模型,并利用能够描述切削方向与工件表面晶向之间相对空间位置关系的切削模型有效地分析了工件表面晶向对纳米切削过程的影响机制。如:工件表面的材料堆积区域;工件内部缺陷结构的传播方向及应力分布规律;不同晶向下的切削力等。最后,利用原子力显微镜刻划单晶Cu表面,分析了工件表面材料堆积的实验结果与理论计算结果,并解释了切... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：86 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Taniguchi预测的加工精度发展趋势

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文如碳纳米管、纳米线、微型泵、微流体器件、微模具等。微纳器件必须具有特定的微纳结构才能具备特定的功能，因此发展非传统的微/纳米加工工艺具有重要意义。利用这些工艺可以实现在纳米尺度上改变工件材料的表面结构，进而改善零部件的光学、电学及机械性能。目前微纳米加工工艺可按照加工过程中材料的变化情况分为三大类：第一类微纳加工涉及材料的增加，如：超声激光沉积、化学气相沉积、LIGA 和放电沉积等工艺；第二类微纳加工涉及材料的去除，主要通过机械、化学或物理手段来实现。第三类微纳加工既不涉及材料的增加也不涉及材料的去除，即微热成型和微注塑成型，但这种方法比较适合聚合物。

图 1-3 具有微孔结构的 Cu-Ni 合金表面生长出的石墨烯[9]用表面具有微结构的 Cu-Ni 合金催化生产的石墨烯由于复制了 C面的微孔结构，从二维平面薄膜材料（UGFs）演变为具有多层孔结薄膜材料（HP-UGFs）。HP-UGFs 与 UGFs 相比具备更好的导电性的应变敏感性。目前具有微孔结构的 Cu-Ni 合金是通过 Kirkenda的，这种制造工艺只能粗略的控制 Cu-Ni 合金表面微孔的平均尺寸变每个孔的具体形状[9]。金刚石刀具切削能够加工出复杂的表面形效率较高，因此利用金刚石刀具加工 Cu-Ni 合金表面使其具有合理，进一步提高石墨烯的性能。前由于对 Cu-Ni 合金的纳米切削机理尚不明确使得实际加工过程难因此研究 Cu-Ni 合金的纳米切削机理具有重要意义。然而，当工件和加工精度达到纳米量级时，切削过程中的一些现象不易被观察分米切削实验也耗时费力，因此分子动力学模拟方法作为研究纳米切有力工具被广泛使用。利用分子动力学方法研究金刚石刀具的切削分为塑性材料的纳米切削机理和脆性材料的纳米切削机理，目前还对 Cu-Ni 合金纳米切削机理的研究。因此需要利用分子动力学方法

【参考文献】：
期刊论文
[1]单晶Cu材料纳米切削特性的分子动力学模拟[J]. 梁迎春,盆洪民,白清顺.  金属学报. 2009(10)



本文编号：3301654