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

基于分子动力学模拟,从原子水平研究了单晶镍刮擦诱导的微结构演变和塑性去除,重点分析了不同晶面的微结构演变特征和塑性去除差异,阐明了在滑动刮擦和滚动刮擦工况下塑性的去除规律,揭示了微结构演化和塑性去除的机制.结果表明,在紧密接触区产生的应力集中不仅是单晶镍位错滑移的源动力,而且是FCC结构向HCP结构转变和材料塑性去除产生磨屑的主因.发生磨粒刮擦时Ni(110)晶面出现最大的水平切向力,磨粒刮擦时在Ni(110)晶面内形成了具有水平滑移特征的HCP结构,其中位错滑移是其磨屑比Ni(100)和Ni(111)晶面多的主因.在同等刮擦条件下,Ni(110)晶面的塑性环脱落行为滞后.同时,密排堆垛层错行为和磨损表面的剪切应变都表现出显著的晶面选择性.与滑动刮擦相比,滚动刮擦时镍原子显著地粘附于磨粒的外表面,是切向力在刮擦过程中大幅度振荡的主要原因.