分子動力学法によるナノ切削機構の原子論的アプローチに関する研究

利用分子动力学方法研究纳米切削机理的原子方法

• 批准号: 07750125
• 负责人: 柴田 隆行
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07750125/
• 关键词: 超精密切削; 分子動力学法; ナノ切削機構; 延性モード切削; シリコン単結晶; 銅単結晶

銅単結晶およびシリコン単結晶の超精密切削実験を行い、透過型電子顕微鏡によって加工変質層を結晶学的に解析した。また、分子動力学法によるナノ切削シミュレーターを開発し、原子レベルでの材料の変形挙動を動的に観察した。切削実験および計算機シミュレーションから得られた知見に基づいて、ナノ切削機構を考察した。得られた結果をまとめると次のとおりである。(1)銅単結晶のナノ切削機構(1)すべり面をすべり方向に切削した場合の変形は,主に切削面と平行なすべり面の活動によって起こる.このため,切削面表層では積層不整が起こるが,結晶の回転はほとんど起こらない.(2)上記(1)以外の結晶方位に切削した場合には,切削面表層で結晶の回転が起こる.さらに,結晶の回転は細長い結晶粒を単位として起こり,(110)面を[110]方向に切削した場合のように,切削方向とすべり方向が同じときには結晶粒の長手方向と切削方向とは一致する.(3)切削面の変形機構は結晶方位によって大きく異なるが,切込み量が微小な超精密切削においては,このような変形は表面あらさなどの切削面性状の違いとしては現れない.(4)加工変質層は結晶方位によらず、表層の微細多結晶層と切削面に平行なトルセル組織の層状構造からなる。(5)切削初期段階の変形挙動に関してシミュレーション結果と実験結果に整合性が認められた。これにより、微小領域での材料の変形挙動の動的観察が可能となった。(2)シリコン単結晶のナノ切削機構(1)加工変質層は表層のアモルファス層と内部の転位層からなる。また、流れ型の切りくずが得られる場合には、その構造は完全なアモルファス相となっている。(2)内部に導入される転位は、被削材の結晶方位および工具形状に依存する。(3)微小領域での脆性-延性遷移はすべり変形の起こり易さに大きく依存する。(4)上記(3)の結果に基づき、すべり変形の起こり易さを数値化するためのSlip modelを提案し、結晶方位に依存する脆性-延性遷移点の違いを予測可能とした。(5)銅単結晶の計算機シミュレーションとシリコンの切削実験の間の相関を見いだし、すべり変形の動的観察の結果に基づき、工具形状(すくい角)に依存する脆性-延性遷移点の違いを明らかにした。

Ultra-precision machining of copper crystals and ultra-precision machining of copper crystals by transmission electron microscopy Molecular dynamics method is used to investigate the deformation and motion of materials. The cutting mechanism was investigated by computer system. The result is that you have to be careful. (1)Copper crystal cutting mechanism (1) cutting direction of the main cutting surface parallel to the main cutting surface of the active surface. At this moment, the surface layer of the cutting surface is uneven, and the crystal pattern is uneven. (2)Note (1) above: In case of cutting other than crystal orientation, the surface layer of cutting surface is crystallized. In addition, the crystal grain length of the crystal grain is the same as the cutting direction of the crystal grain in the direction of [110]. (3)The cutting surface shape mechanism is different from the crystal orientation, the cutting amount is small, the ultra-precision cutting is different, the cutting surface shape is different from the cutting surface behavior. (4)The processed texture layer is different from the crystal orientation, and the fine polycrystalline layer in the surface layer is different from the layered structure in the parallel structure of the cutting surface. (5)The initial stage of the cutting process is related to the integration of the results and the results. The observation of the shape and movement of materials in small fields is possible. (2)A cutting mechanism (1) for machining a material layer, a surface layer, and an inner layer. The structure of the structure is completely different from that of the structure. (2)The internal orientation depends on the crystal orientation of the material being cut and the shape of the tool. (3)The brittle and ductile migration in the micro domain is dependent on the shape of the transition. (4)The results of the above note (3) indicate that the prediction of the brittle and ductile transition point is possible due to the dependence of the crystal orientation on the basic structure, the shape and the numerical value of the Slip model. (5)The correlation between the cutting behavior of copper crystals and the shape of the tool depends on the brittle and ductile migration point.