激光-超聲輔助磨削氮化鋁表面改性機(jī)理

編號(hào)：FTJS106979

篇名：激光-超聲輔助磨削氮化鋁表面改性機(jī)理

作者：鄧延生 曹長(zhǎng)虹 陶彥輝 孫聰 Wang Yanyan

關(guān)鍵詞： 分子動(dòng)力學(xué) 激光超聲輔助研磨 氮化鋁 氧化鋁增強(qiáng)相

機(jī)構(gòu)： 季華實(shí)驗(yàn)室 新疆工程學(xué)院 東北大學(xué) Centre for Vision

摘要： 目的利用激光-超聲輔助磨削技術(shù)(LUAG),研究氮化鋁表面創(chuàng)成改性機(jī)理。方法通過(guò)分子動(dòng)力學(xué),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(guò)程,對(duì)激光-超聲雙物理源條件下的單粒輔助磨削進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)(MD)模擬,對(duì)氮化鋁分別進(jìn)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(dòng)力學(xué)分析,探討不同工況下AlN的去除行為及損傷演化機(jī)制。結(jié)合LUAG過(guò)程中生成的氧化鋁增強(qiáng)相,探明氮化鋁表面力學(xué)性能提升原因。結(jié)果與傳統(tǒng)磨削(TG)相比,LUAG過(guò)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(dá)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(jié)論LUAG生成的少量氧化鋁被用作擴(kuò)散強(qiáng)化的增強(qiáng)相,氧化鋁相的生成實(shí)現(xiàn)了材料的彌散強(qiáng)化,填補(bǔ)了氮化鋁原子間的空位以實(shí)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(duì)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(shí)促進(jìn)和實(shí)現(xiàn)了氮化鋁基底表面的高性能制造。