碳化硅颗粒增强铝基复合材料SiCp/Al是金属基复合材料的一种,具有低密度、高比强度和比刚度、低热膨胀系数、耐磨耐高温、良好的抗疲劳性能和断裂韧性等优异的物理和热学性能。中高体积分数的SiCp/Al复合材料除具有非常高的比刚度外,还有着与铍材及钢材接近的低热胀系数和优于铍材的尺寸稳定性,因此该种复合材料可用于惯性导航系统的精密部件以及和铍、微晶玻璃、石英玻璃等一样用作空间反射镜镜坯。SiCp/Al复合材料在光学精密仪器等领域的应用,对其精密、超精密加工技术,特别是提高表面质量的加工方法及机理研究提出了迫切要求,而现阶段针对SiCp/Al复合材料的超精密加工研究少之又少,因此深入研究SiCp/Al复合材料的超精密加工机理具有十分重要的意义。本文使用分子动力学方法对SiCp/Al复合材料的超精密车削进行了仿真和试验研究,主要研究内容如下:(1)建立了Al-Si C两相界面模型并对其进行了拉伸和剪切的力学特性仿真研究,说明了界面模型的正确性。在此基础上,建立了包含Al-SiC界面的SiCp/Al复合材料超精密车削模型并进行相应的仿真,对切屑和表面形成过程、温度变化、材料脆性-塑性转变的影响因素以及切削过程中刀具磨损机理等方面进行了详细分析,研究表明,SiCp/Al复合材料的切削特性与纯金属和纯陶瓷材料有着很大不同,Al-SiC界面的存在对切屑形成和脆性-塑性转变有着很大影响。(2)针对体积分数为45%的SiCp/Al复合材料,使用金刚石刀具和Nanoform X超精密机床开展了超精密车削试验研究,研究了切削过程中切削力的形成、进给量和切削深度对切削力的影响、加工表面的形成机理以及聚晶金刚石(PCD)刀具和单晶金刚石(SCD)刀具的磨损规律。(3)针对传统SiCp/Al复合材料超精密车削加工中因材料塑性降低导致难以形成高质量加工表面的问题,主要围绕近年来提出的纳米SiCp/Al复合材料进行了深入研究,开展了纳米SiCp/Al复合材料粉末冶金法制备过程的仿真,研究了体积分数和SiC颗粒尺寸对复合材料性能的影响。在此基础上,进行了纳米SiCp/Al复合材料的超精密车削仿真,明确了材料加工性能的改善机理。