晶體材料納米級切削機理及拉曼光譜表面表征.pdf

1、充分理解材料在納米量級下的去除機理,有助于找到脆性材料切削過程中脆塑轉(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。
　　本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:
　　(1)分析了切削過程中刀具負前角對剪切面的影響,得出了臨界負前角與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系。根據(jù)能量最小原理研究了刀具刃口對材料塑性變形的影響,計算出了材料在刀具刃口處的分流點(即滯流點)與摩擦系數(shù)之間的關(guān)系;

2、
　　(2)從能量耗散角度結(jié)合材料尺寸效應研究了切削過程中的尺寸效應。隨著切削深度的減小,需要較大的外加應力在材料內(nèi)部生成位錯或相變,以保證材料持續(xù)的塑性變形。較大外加應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也加劇了刀具的磨損;
　　(3)討論了脆性材料斜切與車削過程中的一些基本理論。對單晶硅,砷化鎵材料進行了超精密切削實驗。利用顯微拉曼光譜儀測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。殘余應力層隨切削深度的增大而增加,且切削厚度較大時殘余應力變得不均勻,使得單晶峰退簡并分裂為兩個或是三個峰。車削表面塑性去除區(qū)域?qū)那邢骱穸容^小,測量到的表面非晶層厚度小于5納米,表層有輕微殘余壓應力的存在;
　　(4)利用便攜式拉曼光譜測量單晶硅在切削過程中的相變情況,發(fā)現(xiàn)單晶硅向非晶硅的相變主導了切削過程中單晶硅的塑性變形,抑制了單晶硅