核主泵推力轴瓦的性能关系到整个机组的性能。轴瓦对材料性能具有很高的要求。添加耐磨涂层可以满足要求,但涂层具有非均匀性、微裂纹、维护成本较高等缺点。而高铬合金由于其材料本身的优良性能,可以很好地解决这一问题。由于高铬合金属于新型材料,合金的各物理性质也并未完全可知,通过实验探索其加工机理具有一定的困难。采取计算机仿真探索高铬合金的加工机理是一项行之有效的方式,本文利用分子动力学(MD)仿真对高铬合金的加工机理进行了探索并对结果进行了验证。按照高铬合金的组分和各元素含量,选取Fe、Cr、Ni、C四种元素,通过混合置换晶胞和间隙晶胞建立了高铬合金的分子动力学模型。目前没有一种单一准确的高铬合金势函数,本文采用三种势函数(L-J势函数、Tersoff势函数和EAM势函数)叠加耦合的方式构建了整个体系的势函数模型,并对势函数的准确性进行了验证。对高铬合金进行了纳米压痕仿真,通过对比发现:仿真中球形压头比圆柱形压头更符合实际情况,综合考虑计算精度、计算时间等因素,所以选择球形压头进行了后续的压痕仿真。模拟了不同压深的压痕过程,仿真结果表明:在刚开始塑性变形时高铬合金中小范围内有位错产生。随压痕深度的增加,弹性回复率呈下降趋势,并趋于稳定;塑性变形功越来越成为主要的做工方式,弹性回复做功的影响在降低。对高铬合金进行了划痕仿真,模拟了高铬合金的磨削过程,划痕的平均切削力随划痕速度和划痕深度的增大而增大,且划痕深度越大,损伤层厚度越大。纳米划痕的深度从5?到20?损伤层厚度从3.68?增加到11.7?。损伤层原子间的键角小于原来晶体结构的键角、原子间纵向距离变小,造成了加工硬化。对高铬合金进行了拉伸模拟,研究结果表明:当应变在ε=0.025时,剪切带逐步形成,通过测量得到剪切带和施力方向所成角度为45.1度;继续拉伸后,发生剪切带断裂,高铬合金颈缩直至断裂;由拉伸模拟最终获得了高铬合金的屈服应力为4.52 Gpa。采用Swadener模型Ⅰ,计算了磨削过程的残余应力,结果表明经半径为40?的磨粒加工后的高铬合金的残余应力为0.99 GPa。最后对高铬合金进行了纳米压痕实验,分析了压痕深度对正应力、硬度以及弹性模量的影响,实验中这些物理量的变化趋势与分子动力学模拟所获得的变化相同,说明分子动力学模拟能够在一定程度上对实验的变化趋势进行预测,从微观角度为高铬合金的超精密加工提供了理论支撑。