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超硬纳米孪晶材料,即纳米孪晶立方氮化硼(nt-c BN)和纳米孪晶金刚石(nt-diamond),具有前所未有的机械性能及力学性能,其硬度为相应普通材料的2-3倍,断裂韧性好,且抗氧化温度比商品化金立方氮化硼和金刚石材料有所提高。基于以上优异性能,超硬纳米孪晶材料切削刀具的研制,对于机械加工领域意义重大。本文旨在探索基于聚焦离子束(FIB)技术,对nt-c BN和nt-diamond刀具的研制进行了理论研究和实践研究,并对其切削性能进行了初步探索。基于FIB技术,通过使用SRIM离子束加工仿真软件,对nt-c BN和nt-diamond两种材料的离子去除机理进行了深入研究。其中包括离子束加工时,各粒子间的碰撞过程和能量交换,并深入研究了不同离子个数、离子入射能量和离子入射角度下,离子溅射产额的变化趋势。另外,对离子轰击纳米孪晶材料的表面损伤进行了理论分析。研究表明,在一定剂量下,离子轰击表面损伤层面积及深度低于刀具整体尺寸的0.1%,影响可忽略。针对nt-c BN材料,对纳米孪晶材料刀具胚材nt-c BN的粗加工方法进行了探索,其中包括机械研磨法、飞秒激光烧蚀法和离子束溅射法。分析了三种方法对nt-c BN材料的加工质量、加工效率和相变问题。研究发现使用飞秒激光烧蚀加工法,加工质量符合粗加工要求的技术指标,且加工形状不受限制,可直接对材料进行切割。针对nt-c BN材料,对飞秒激光加工材料烧蚀阈值和微孔、微槽的加工工艺实验,探索了nt-c BN材料飞秒激光材料去除机理及加工工艺参数。利用飞秒激光进行了对nt-c BN和nt-diamond材料微刀具胚材的研制。制备出了适用于进行FIB微刀具加工的纳米孪晶材料微刀具胚材。基于FIB加工原理,对FIB微刀具加工工艺进行了设计,分析了离子光束干涉问题及解决方案,确定了微刀具各个刀面的加工顺序。应用FIB技术最终制备出了高质量的nt-c BN、nt-diamond圆弧刃微刀具和nt-diamond直线刃矩形槽微刀具,刀具几何尺寸符合加工标准,刀具刃口极其锋利。利用nt-diamond直线刃刀具对PMMA和Cu材料进行了微槽结构的加工,对Zn S材料进行了平面切削。在PMMA和Cu材料上分别加工出了具有高完整性、高质量的矩形微槽和矩形凸台阵列和环形槽;对比了新型刀具与传统单晶金刚石刀具切削Zn S材料平面的加工表面粗糙度,发现使用nt-diamond刀具的切削表面质量高于单晶金刚石刀具。