微/纳金属与半导体器件在工业4.0、智能制造、物联网领域有前所未有的发展时机[1,2],而耐久性服役的微/纳金属器件是提高产品力学性能、表面精准和可控操作的关键[3]
为了满足这些严苛的要求,提高材料的力学性能、表面超精密加工效率和质量尤为重要[4,6]
具有强塑性的单晶镍,是研发镍基高熵合金的基础元料
单晶镍可用于研发高强、高硬、耐磨、耐蚀、抗高温软化和耐超低温的合金材料,可用于制造高温航空发动机和航海远洋战利武器[7]
深入研究单晶镍的微观变形/去除行为及其机理,有助于加速其实用化进程
目前,研究微观材料去除的方法,有实验法、有限元法以及分子动力学法(简称MD)
用实验方法无法得到材料微结构的动态演化信息,基于连续介质力学理论的有限元法也难以深入剖析接触体内局部接触区域的微观变形特征,而分子动力学法可弥补这些不足
因此,分子动力学可用于研究纳米尺度下接触体微结构演变特征和微观机制
作为金属塑性变形的重要载体,位错环的产生和演化是激发材料力学性能改变的内在信息[8,10]
对位错环演化机理的深入认识,有助于指导材料性能的提高
Ryu等[8]研究了承受组合载荷的单晶铜微柱内位错的产生和演化规律,发现位错微结构能显著改变小尺寸微柱的机械和力学性能
Subin Lee等[9]对单晶Au受冲击接触载荷产生的位错环演化进行了实验和计算,发现位错环演变与材料的微观塑性有密切的相关性
借助分子动力学模拟,Xiang等[10]提出了AlN和GaN位错环形成的套索状机制和嵌套环机制
研究结果表明,两种不同剪切环的螺段相邻,其相互交叉形成棱柱型位错环
Jinshi等[11]对不同切削工况材料的去除进行了分子动力学模拟,揭示出单晶硅材料的去除是挤压和剪切耦合作用的结果
Yue等[12]研究发现,熔池压力能诱导熔料去除,并且多晶铜放电能诱导产生更多的缺陷结构和变形层
Nguyen等[13]对比研究了碳化硅基体\二氧化硅膜表面的滑动和滚动磨削过程,并比较了滑动深度、滑动速度、轧制深度和轧制速度等外部因素使材料去除率差异化
Liu等[14]指出,在纳米切削过程中在多晶硅表面极易产生非晶结构
Wang等[15]从位移、抛光力、相变等角度分析了孔隙对材料去除的影响,并研究了材料去除的机理
本文作者研究金属粘着接触特性时发现,粘着是微机械装置失效的主因,外围轮廓越大粘着接触失效越明显[16,1
声明：
“磨粒刮擦诱导单晶镍微结构演化与塑性去除行为的纳观分析” 该技术专利(论文)所有权利归属于技术(论文)所有人。仅供学习研究，如用于商业用途，请联系该技术所有人。
我是此专利(论文)的发明人(作者)
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编辑：中冶有色网
来源：陈晶晶,邱小林,李柯,袁军军,周丹,刘亦薇
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2025年06月20日 ~ 22日 
