双晶铜纳米切削中晶界与刀具几何角度的相互作用

摘要: 各向异性是金属材料达到极限加工表面完整性的核心影响因素。具体来讲，晶界在多晶材料微观尺度变形和相关材料去除具有很大影响。本文中，作者运用分子动力学仿真和实验阐明晶界潜在的关联机制及其与双晶铜Berkovich刀具纳米切削加工结果之间的关联。利用多晶铜样品的电子背散射衍射特性，得到了具有44.1°位错取向角的仿真双晶铜的晶体取向。仿真结果表明，双晶铜纳米切削中的变形模式包括晶界位错运动的阻滞、晶界对位错的吸收和晶界位错的形核。此外，相邻晶粒中的非均匀晶界相关机制导致晶界附近的强各向异性加工行为。仿真的加工表面形貌和晶界附近的加工力演化与实验结果定性吻合。研究还发现，Berkovich刀具的几何结构对晶界相关机制和犁削引起的表面堆积现象有很大的影响。