γ-TiAl合金是航空航天等领域首选的新型高温结构材料之一,是当前钛铝金属间化合物的研究热点。但由于γ-TiAl合金属于难加工材料,具有室温脆性和低延展性,导致加工过程中材料形变量较小,而且其断裂韧性较差,切削加工过程中易引入微裂纹等缺陷,从而在服役过程中易发生断裂而失效。纳米切削作为超精密加工技术的重要手段,在纳米制造领域起着至关重要的作用,是原子及近原子尺度制造技术的发展基础。为此,本文基于分子动力学等现代物理研究成果,针对单晶γ-TiAl合金的纳米切削过程进行了研究,分析γ-TiAl合金纳米与宏观尺度切削的本质差异,阐释残余应力产生的物理本质,阐述低温切削对材料可加工性和表面完整性的影响,为实现加工工艺对残余应力的调控提供理论支持,促进低温切削技术的发展。本文主要研究内容如下:1.基于分子动力学方法对单晶γ-TiAl合金的纳米加工过程进行了模拟,分别构建了剪切和挤压纳米切削模型。采用运动学描述分析了刀具与接触原子之间的粘附现象,发现剪切切削的材料去除率较高,而挤压切削具有较大的弹性变形区域;通过分层着色标记描述了滞留区的形态,结合表面形貌的微观表征分析了剪切和挤压切削下切削层原子的分布和运动。2.综合分析了挤压和剪切切削的本质区别,研究了温度、应力和相变对残余应力产生的影响;分析了切削温度分布规律,讨论了切削温度与相变的相关性;对比工件静水应力和Von Mises应力的分布发现高静水压力分布区域对应较大的非弹性变形;结合共近邻分析法将切削加工过程中发生的相变分为高应力诱导非晶化（HSIA）和弹性应力诱导位错（ESID）两种类型,并分别诠释了剪切和挤压切削下切屑的去除机制。此外,阐明了不均匀温度分布、后刀面拉伸应力以及亚表面损伤层与已加工表面残余应力之间的关系。3.研究了低温对单晶γ-TiAl合金材料特性的影响,分析了不同低温切削条件对其可加工性和表面完整性的影响。低温会引起单晶γ-TiAl合金内聚能的增大,是加工表层残余压应力形成的非必要条件。稳定切削阶段,散热率随切削距离的增大而线性增大,与牛顿层温度趋于稳定具有一致性。此外,还从原子角度阐释了亚表面损伤层中位错带的演化过程;对比不同低温切削下的表面完整性,得到最优的低温切削温度为173K。