晶體材料納米級(jí)切削機(jī)理及拉曼光譜表面表征.pdf

1、充分理解材料在納米量級(jí)下的去除機(jī)理,有助于找到脆性材料切削過(guò)程中脆塑轉(zhuǎn)變的原因,借此提高脆性材料的加工性能,抑制刀具磨損,提高加工效率,降低加工成本,最終提高加工表面質(zhì)量和加工精度。
　　本文的主要研究?jī)?nèi)容及成果如下:
　　(1)分析了切削過(guò)程中刀具負(fù)前角對(duì)剪切面的影響,得出了臨界負(fù)前角與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系。根據(jù)能量最小原理研究了刀具刃口對(duì)材料塑性變形的影響,計(jì)算出了材料在刀具刃口處的分流點(diǎn)(即滯流點(diǎn))與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系;

2、
　　(2)從能量耗散角度結(jié)合材料尺寸效應(yīng)研究了切削過(guò)程中的尺寸效應(yīng)。隨著切削深度的減小,需要較大的外加應(yīng)力在材料內(nèi)部生成位錯(cuò)或相變,以保證材料持續(xù)的塑性變形。較大外加應(yīng)力增加了刀具刃口處的摩擦與磨損,大量的外界做功轉(zhuǎn)化為切削熱,提高了切削溫度,在材料被軟化的同時(shí)也加劇了刀具的磨損;
　　(3)討論了脆性材料斜切與車(chē)削過(guò)程中的一些基本理論。對(duì)單晶硅,砷化鎵材料進(jìn)行了超精密切削實(shí)驗(yàn)。利用顯微拉曼光譜儀測(cè)量了加工表面的損傷。結(jié)果

3、表明單晶硅的損傷層由非晶層和殘余應(yīng)力層構(gòu)成。非晶層的厚度隨著切削深度的增大而接近線性增加。殘余應(yīng)力層隨切削深度的增大而增加,且切削厚度較大時(shí)殘余應(yīng)力變得不均勻,使得單晶峰退簡(jiǎn)并分裂為兩個(gè)或是三個(gè)峰。車(chē)削表面塑性去除區(qū)域?qū)?yīng)的切削厚度較小,測(cè)量到的表面非晶層厚度小于5納米,表層有輕微殘余壓應(yīng)力的存在;
　　(4)利用便攜式拉曼光譜測(cè)量單晶硅在切削過(guò)程中的相變情況,發(fā)現(xiàn)單晶硅向非晶硅的相變主導(dǎo)了切削過(guò)程中單晶硅的塑性變形,抑制了單晶硅