单晶铜原子力显微镜加工过程亚表面变形层的分子动力学仿真

摘要

建立了原子力显微镜针尖切削单晶铜的三维分子动力学模型,采用嵌入原子势模拟工件原子之间的作用,采用Morse势模拟工件原子和刀具原子之间的作用。研究了工件材料的不同晶向和刀具切削方向、切削速度对工件亚表面变形层深度的影响。引入了原子势能变形判据,通过分析不同变形区域内原子的势能变化判断工件变形程度。观察了不同切削状态下亚表面原子势能的变化,发现工件材料晶向和切削方向对亚表面变形层深度有着显著影响。在切削速度为20～250m/s范围内,切削速度对亚表面变形层深度没有影响。