单晶金刚石切削模具钢磨损机理的分子动力学仿真

摘要：为了研究金刚石刀具切削模具铜过程中刀具的磨损机理，建立了金刚石切削模具钢的仿真模型．通过观察切削过程中金刚石原子空间角度变化情况，分析刀具的切削温度、径向分布函数（RDF）和配位数，进一步阐明了金刚石纳米级切削铁的过程中刀具的微观磨损机理，并利用金刚石刀具的磨损实验验证仿真结果．结果表明：铁原子含有未配对d电子，并且铁在（111）面上与金刚石（111）面上的原子符合垂直对准原则，这两个原因导致铁易与金刚石原子形成化学键，与金刚石（111）面上符合垂直对准原则的铁原子同时驱动金刚石原子运动，促使金刚石结构转化为石墨结构．进行了金刚石磨损实验，结果表明：铁与金刚石中的碳产生碳化铁，刀具由金刚石结构转变为石墨结构，铁对金刚石石墨化具有催化作用．