最近，期刊《International Journal of Machine Tools and Manufacture》发表了题为“Investigation on the material removal mechanism in ion implantation-assisted elliptical vibration cutting of hard and brittle material”的论文。博士生柯金洋为论文第一作者，许剑锋教授为论文通讯作者。

塑性域加工通过将切深设置为小于硬脆材料的塑脆转变深度（DBTD）来生成无损伤表面。然而，由于蓝宝石的硬度极高、DBTD较小、表面断裂严重和刀具磨损严重，蓝宝石的塑性域切削十分具有挑战性。为了解决这个问题，本研究提出离子注入辅助椭圆振动切削（Ii-EVC）以提高硬脆材料的可加工性。纳米压痕测试表明，由于硬度和模量的降低改性材料更容易发生弹/塑性变形。与原始蓝宝石的纳米切削相比，离子注入蓝宝石的DBTD提高了5倍以上。Ii-EVC实现了蓝宝石可加工性的大幅提升，有利效果包括抑制表面断裂、减少刀具磨损、产生连续切屑及降低切削力。即使在脆性区域的裂纹附近，Ii-EVC产生的亚表面微观结构也显示出更完整的晶格排列和近于零的应变分布，表明裂纹扩展得到了有效抑制。改性层与基底之间的改性界面可以有效耗散应变能，阻碍裂纹向自由表面扩展。车削实验验证了Ii-EVC可以获得更好的表面质量、更小的刀具磨损和更高的光学透射率。本研究表明Ii-EVC是一种潜力巨大的先进材料超精密制造方法。

离子注入辅助椭圆振动切削中的材料去除机理研究

本研究得到了国家自然科学基金(52225506)的资助。

论文信息：J. Ke, J. Zhang, X. Chen, C. Liu, G. Long, H. Sun, J. Xu, Investigation on the material removal mechanism in ion implantation-assisted elliptical vibration cutting of hard and brittle material, International Journal of Machine Tools and Manufacture 203 (2024) 104220. 

论文链接：https://doi.org/10.1016/j.ijmachtools.2024.104220