单晶锗纳米切削特性广义质点动力学方法与实验研究

摘要：

为提高纳米级锗器件的制造精度,提出一种广义质点动力学(GP)分析方法,该方法是一种多尺度分析方法,能够在保证材料晶体结构不变的前提下,大量节省计算时间,扩大模拟规模,使可模拟的材料区域增加几个量级.建立了单晶锗广义质点动力学纳米切削模型,修正了单晶锗相互作用势能函数,绘制了在不同载荷下的切削力-刻划距离曲线图,分析了在切削过程中切削力及切屑堆积状态的变化情况.使用纳米划痕仪对单晶锗进行了纳米刻划实验,得到当载荷在10～30 mN变化时,沟槽的深度变化范围为1.12～1.88 nm,宽度变化范围为4.6～8.6μm,实验结果与广义质点动力学得到的结果趋势相一致,证明了该方法的有效性.与分子动力学方法相比,在对体系较大的模型应用这种方法能够在保证计算精度的前提下节省大量计算时间.

关键词：多尺度分析、广义质点动力学、单晶锗、切削力

所属期刊栏目：43

分类号：TG113.25(金属学与热处理)

资助基金：国家自然科学基金项目51365021,51765027

在线出版日期：2020-04-09（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共7页

页码：1325-1331