镍基高温合金GH4169在650℃-1000℃的高温下仍能保持良好的物理力学性能,因此被广泛的应用在航空发动机的涡轮盘和叶片的制造中。但镍基高温合金在加工过程中存在塑性变形大、导热率低等特点,使切削时易出现切削区域温度高,切削力波动大的情况,导致刀具在切削过程中极易发生磨损,影响加工质量。因此,研究镍基合金切削过程中的刀具磨损机制对提高加工质量具有重要意义。镍基高温合金的加工过程通常采用精密或超精密切削来完成,普遍使用的宏观研究方法不足以深入全面的揭示其切削过程的刀具磨损机制。为此,本文采用分子动力学模拟的方法,从原子尺度对镍基高温合金切削过程的刀具粘结、扩散磨损以及刀具的界面行为进行了研究。根据刀、工材料的宏观特性和微观晶体学结构,建立了碳化硅增韧氧化铝陶瓷刀具切削镍基合金的多晶切削模型,并对所建立的模型进行材料属性的验证。计算了刀具与工件原子间、刀具内部基体与增韧间的势函数,对仿真结果进行可视化分析,发现粘结磨损过程分为接触、粘着、脱落三个阶段。从应力、径向分布函数、形成能三个方面对切削过程中的粘结现象以及粘结物进行分析,发现粘结发生在刀-工挤压作用较强的时刻,同时刀具表面粘结的工件原子与刀具中的原子结合形成了镍硅化合物,新生成的镍硅化合物降低了刀具的性能。对镍基合金切削过程中的原子位移、刀具原子配位数变化以及原子的有序性分析,发现切削过程中存在工件原子向刀具移动并进入刀具内部的原子扩散现象。原子的扩散过程始于原子动能的增加,在工件和刀具中引入空位,并计算原子的空位形成能和空位迁移能,当原子的动能达到足够克服其与某一空位之间的能量势垒即原子动能达到扩散激活能时发生扩散,通过计算分析得出扩散的顺序为:Cu>Co>Cr>Fe>Ni。通过宏观切削实验得到SEM下的刀具表面形貌,发现在切削过程中刀具的Al₂O₃/SiC界面发生了断裂,而材料的宏观力学性能取决于其微观组织,因此,建立了Al₂O₃/SiC三维界面模型,并分别计算了单相Al₂O₃、单相SiC、复相Al₂O₃/SiC单一界面的界面结合能。结果表明:与单相界面相比,复相Al₂O₃/SiC界面结合强度较高,SiC增韧能够增强刀具的韧性和强度,并对扩散后刀具基体和增韧间形成界面的界面结合能进行计算,发现扩散降低了刀具的界面结合强度,使刀具在Al₂O₃/SiC界面处发生断裂。