納米加工表面性能演變規律的研究

《納米加工表面性能演變規律的研究》是依託哈爾濱工業大學，由孫雅洲擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：納米加工表面性能演變規律的研究
• 依託單位：哈爾濱工業大學
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：孫雅洲

項目摘要

零件的表面特性對零件的功能和使用性能有著重要影響。具有納米級加工精度的超光滑表面，其加工表面材料原子的遷移會隨時間、空間和環境因素髮生微觀的變化，研究這一過程的演變規律，具有重要的理論意義和套用價值。本課題首先建立納米加工過程的分子動力學模型，分析納米加工過程中的材料力學和運動學行為；然後以分子動力學的計算結果為加工表面初始構型，採用蒙特卡羅方法，建立納米加工表面行為演變的隨機動力學模型，研究納米加工表面幾何、力學、物理及化學等相關特性的變化機理，辨識加工參數和環境因素對納米加工表面性能及其變化的影響機制，探索納米加工表面性能的演變規律；最後融合單點金剛石納米切削和基於AFM的納米刻劃實驗，獲得加工參數和環境因素對納米加工表面性能演變的影響規律。本課題的研究對於豐富和完善納米加工基礎理論具有重要的科學意義。

結題摘要

本項目針對納米加工表面性能演變規律這一科學問題，結合理論分析、仿真建模和實驗驗證，對納米加工表面的形成機理、性能的演變規律及機制等相關問題進行了系統地研究： 建立了典型塑性晶體材料（晶體銅、鋁）的納米切削仿真模型，研究了納米切削過程中亞表層缺陷的形成及演變過程，揭示了亞表層四面體缺陷的形成及演變誘發的加工表面力學性能變化規律，為納米加工過程中工件表面存在的“加工硬化”現象提出了一種新的解釋；研究了振動、介質等環境因素對納米加工表面性能的影響規律；研究了典型脆性材料（單晶矽）金剛石車削過程中的脆-塑轉變機制，揭示了加工參數對脆塑轉變厚度的影響規律，上述相關研究成果為獲得高質量的納米加工表面提供了理論指導和技術支撐；除此之外，建立了鋁合金加工表面烷烴污染物去除過程的分子動力學仿真模型，分析了水溶液作用下烷烴污染物的吸附構象變化及脫附過程，獲得了烷烴污染物去除驅動力的構成及影響規律，為烷烴污染物的去除機制研究奠定了基礎；分析了表面缺陷對表面-水溶液的長程靜電作用的增強機制，揭示了表面缺陷對水溶液作用下烷烴污染物去除過程的影響規律；解析了水溶液作用下鋁合金加工表面烷烴污染物的殘留形式，揭示了理想表面烷烴污染物殘留形成的直接誘因和表面缺陷誘發的污染物殘留機制，為最終建立高精度、高品質鋁合金加工表面的超潔淨製造工藝提供了理論指導。 項目發表學術論文14篇，其中SCI收錄12篇， IF影響因子累計30+，單篇最高影響因子4.513；獲省部級獎1項；培養青年教師1人，博士生1人，碩士生4人。