激光-超聲輔助磨削氮化鋁表面改性機理

編號：FTJS106979

篇名：激光-超聲輔助磨削氮化鋁表面改性機理

作者：鄧延生 曹長虹 陶彥輝 孫聰 Wang Yanyan

關鍵詞： 分子動力學 激光超聲輔助研磨 氮化鋁 氧化鋁增強相

機構： 季華實驗室 新疆工程學院 東北大學 Centre for Vision

摘要： 目的利用激光-超聲輔助磨削技術(LUAG),研究氮化鋁表面創(chuàng)成改性機理。方法通過分子動力學,從磨削力、原子相變和亞表面損傷深度方面,分析氮化鋁表面材料去除的微觀特性演變過程,對激光-超聲雙物理源條件下的單粒輔助磨削進行分子動力學(MD)模擬,對氮化鋁分別進行傳統(tǒng)磨削、激光輔助磨削、超聲輔助磨削、激光-超聲輔助磨削分子動力學分析,探討不同工況下AlN的去除行為及損傷演化機制。結合LUAG過程中生成的氧化鋁增強相,探明氮化鋁表面力學性能提升原因。結果與傳統(tǒng)磨削(TG)相比,LUAG過程的磨削力降低了50%,表面粗糙度Ra降低28.4%。AlN的表面硬度可達1298.6HV,相較于TG提高了25%。AlN表面摩擦磨損因數(shù)和亞表面損傷深度分別降低了50%和33%。結論LUAG生成的少量氧化鋁被用作擴散強化的增強相,氧化鋁相的生成實現(xiàn)了材料的彌散強化,填補了氮化鋁原子間的空位以實現(xiàn)基體的材料硬化并提高耐磨性。該研究成果加深了人們對激光、超聲波和磨粒加工耦合作用下材料去除和損傷的理解,同時促進和實現(xiàn)了氮化鋁基底表面的高性能制造。