CBN刀具切削镍基合金刀-工界面扩散机理研究

发布时间：2025-05-05 02:24

　　镍基合金GH4169在高温下仍然保持较好的强度、抗氧化能力等,从而被广泛应用于航空航天领域。但镍基合金是典型的难加工材料,且需要较高的加工精度,科研人员始终致力于其切削加工过程中表面加工质量、刀具磨损等方面的研究。GH4169内部成分多样且结构复杂,宏观实验或仿真较难对其加工过程进行更加微观与深入地研究。分子动力学（MD）方法能够更加方便地从原子尺度对其加工过程中的微观结构演变进行观察与研究,进而揭示各种机理,是研究镍基合金超精密加工的良好手段。本文应用分子动力学方法,构建了立方氮化硼（CBN）刀具切削镍基合金工件的纳米切削简化模型。工件模型分为Ni-Fe-Cr合金模型及含有Ni-Fe-Cr合金（γ相材料）和Ni₃Al（γ’相材料）的多相模型,各种类原子质量比参考镍基合金GH4169。模型中应用EAM、Morse和Tersoff三种势函数赋予不同种类原子之间相互作用,运用LAMMPS软件仿真切削过程。进而对镍基合金切削过程中刀-工界面的工件表层加工硬化机制及刀具表面原子扩散现象进行研究。通过追踪切削过程中单晶Ni-Fe-Cr模型内部微观结构变化,能够清晰观察到工件内...

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1镍基合金

第1章绪论1第1章绪论1.1课题背景及研究的目的和意义本课题来源于吉林省科技计划项目“切削镍基高温合金GH4169微观结构变形机理与精密加工技术”（20160101266JC）和国家自然科学基金“切削镍基高温合金的刀-屑界面形膜机制及刀具抗磨损机理”（51605043）。镍基高温....

图2.1单晶Ni-Fe-Cr合金工件模型原子分布

第2章分子动力学切削模型的构建7第2章分子动力学切削模型的构建本文构建了多个CBN刀具切削镍基合金的分子动力学模型，对切削过程中的不同方面进行了研究。本章将对所构建模型的结构，仿真条件及势函数进行详细说明。模型中原子之间相互作用应用多种势函数进行表达，且为确保势函数数据的准确性对....

图2.2单晶Ni-Fe-Cr合金工件模型的分层

第2章分子动力学切削模型的构建8模型。其中[100]、[010]、[001]晶向分别沿着x、y、z轴正方向放置（51025nmnmnm）。且工件模型被分为边界层、恒温层及牛顿层。边界层及恒温层的厚度为0.5nm，如图2.2所示。其中边界层固定为工件刀具的基体层面，为了使其对仿真的....

图2.4单晶Ni-Fe-Cr合金切削模型

第2章分子动力学切削模型的构建9图2.4单晶Ni-Fe-Cr合金切削模型（2）单晶CBN刀具切削多晶Ni-Fe-Cr合金工件模型本切削模型被应用于研究工件原子扩散对CBN刀具晶体性能影响。工件为Ni-Fe-Cr合金模型，其中Ni、Fe、Cr原子质量百分比分别50.47%、32.5....

本文编号：4042975