金属铈与金属钚部分相似的物理与化学性质、体相结构和相变性质,使得金属铈成为核能领域重要的模拟研究材料之一。提高该类材料的耐腐蚀性能对其在核领域的应用有重要意义。良好的表面质量可以显著提高材料表面的耐腐蚀性,而金属铈由于独特的物理化学性质难以加工出质量高的表面。因此本文围绕着金属铈的加工机理,对单晶铈、双晶铈、多晶铈进行了金刚石刀具切削的分子动力学仿真并进行初步的实验研究。系统地开展了金属铈金刚石刀具切削加工的分子动力学建模,重点进行了边界条件、势能函数以及金属铈模拟系综的选择。其次,研究了金属铈各相的结构与性质,并对金属铈进行了位错分析及相变分析,用于辨别切削过程中工件内部形成的缺陷及相变。采用分子动力学仿真研究了单晶铈、双晶铈及多晶铈金刚石刀具切削加工的变形机理。对切削过程中产生的内部缺陷结构及存在的相变进行了分析。研究结果发现单晶铈与双晶铈、多晶铈的切削加工机理存在较大差异,特别是微结构对金属铈内部塑性变形与相变具有显著影响。不同的工艺参数对金属铈切削加工具有重要影响。因此本文开展了工艺参数对金属铈切削加工影响的分子动力学仿真研究,包括刀具前角、晶体取向、刀具几何形状对单晶铈切削加工的影响,晶界类型及晶界对称倾斜角度对双晶铈切削加工的影响,切削深度及多晶铈晶粒尺寸对多晶铈切削加工的影响。基于仿真结果,得到了不同工艺参数对金属铈切削加工的影响规律。初步开展了金属铈单点金刚石刀具切削加工实验。金属铈的极易氧化性对实验后的检测具有显著影响,因此首先对实验样品进行了防氧化存储实验。随后使用金刚石车床对金属铈进行切削加工,研究了切削深度对加工表面质量的影响。切削结束后对工件依次进行轮廓仪检测、原子力显微镜检测、金相显微镜检测、涡流测厚仪氧化膜厚度检测,得到了切削表面质量及表面形貌。最后从切削深度对切削状态影响的角度开展了分子动力学模拟与实验的定性对比验证。