非晶銅納米切削溫度場仿真研究.pdf

1、與傳統(tǒng)晶態(tài)金屬不同，非晶態(tài)金屬內部無位錯、層錯等微觀組織缺陷，具有優(yōu)異的力學性能、軟磁性能、化學性能，因此在航空航天、電力傳輸等領域具有廣闊的應用前景。非晶態(tài)金屬在微觀組織結構上處于亞穩(wěn)態(tài)，對溫度敏感，在外界條件作用下容易發(fā)生脆性斷裂和晶態(tài)轉變。切削加工過程中非晶態(tài)金屬會經歷復雜的熱力耦合形變過程，刀具表現出明顯的粘接磨損現象，切屑呈現高頻周期性剪切帶特征。越來越多的研究表明上述現象都與金屬玻璃的溫度敏感性有密切關系。因此，本文針對非晶

2、態(tài)金屬中短程有序的原子團簇微觀結構特點，利用分子動力學技術研究非晶態(tài)銅在納米切削過程中的溫度場分布規(guī)律，以期為深入理解非晶態(tài)金屬切削形變機理奠定理論基礎。
　　非晶銅工件通過快速冷卻法制備，研究液態(tài)銅從液相到玻璃相轉變過程中原子體積的變化，通過線性擬合找到原子體積變化率的拐點，得到了非晶銅的玻璃轉變溫度(Tg=774K)。分析非晶銅切削過程中的剪應變，得到非晶銅切削過程中的剪切角和剪切帶,反映了金屬玻璃的拉壓不對稱性現象。分析了分

3、子動力學中對原子溫度計算存在的不足，提出了一種提升納米切削溫升計算精度的新思路。
　　對非晶銅工件進行合理分組，采用改進后的計算方法對切削溫度進行計算；研究了切削速度、切削深度和刀具幾何參數對切削溫度的影響。結合原子的變形過程總結了切削速度和切削深度對刀具前刀面溫度、切屑溫度和已加工表面溫度影響，分析得出切削速度對切削溫度影響明顯，切削深度對切削溫度影響不明顯；通過對已加工表面的溫度和徑向分布函數進行分析，發(fā)現當溫度沒有達到非晶銅