基于分子动力学研究刚性磨粒划擦铝基材料去除行为

• 作者: 施渊吉 程诚 王捍天 滕冰妍 陈显冰 何延辉 张涛 黎军顽 郭训忠
• 来源期刊: 表面技术
• 学科: 工学
• 关键词: 亚表层滑移 分子动力学 材料去除 飞秒激光辅助加工 单晶铝
• 年，卷（期）: 2022,（1）
• 所属期刊栏目: 精密与超精密加工|Precision and Ultra-precision Machining
• 页码范围: 229-239
• 页数: 11页
• 分类号: TH117.1
• 语种: 中文
• DOI: 10.16490/j.cnki.issn.1001-3660.2022.01.024

摘要

目的 实现材料高效去除,避免亚表层严重滑移,以及改善已划擦区表面形貌质量.方法 基于EAM和Morse混合势函数,采用分子动力学法对刚性磨粒划擦Al材料的去除行为展开研究,分析磨粒尺寸、温度、压深、速度对材料去除行为的影响,并提出飞秒激光辅助加热改善材料塑性去除行为的方法.结果 不同划擦因素变化对Al材料去除、表面形貌质量、亚表层滑移等方面影响显著,经飞秒激光辅助处理的表面,在划擦中能有效改善已划擦区的表面形貌质量,降低亚表层滑移程度.增加磨粒尺寸、温度、压深,有利于表面材料去除,更易将磨屑原子向沟槽边缘两侧挤出,造成磨屑堆积程度增加.另外,划擦速度越高,已划擦区的表面形貌质量获得相应改善,并有效减弱了其亚表层滑移程度.相比无激光辅助处理,经过飞秒激光处理的表面,在划擦中不仅有利于提高材料去除率,而且有效降低了磨粒与基底接触区域的应力集中度和亚表层滑移程度,明显改善了已划擦区的表面形貌质量.结论 为了获得较好已划擦区的表面形貌质量,且避免应力集中导致亚表层滑移严重,除了需要考虑飞秒激光辅助加热外,还需权衡加热源区深度尺寸与压深的关系,即宜取辅助热源区深度尺寸上下范围10％作为压深值.