材料的轻量化和抗高温能力一直是国内外研究人员关注的焦点。过去,镍基合金已经广泛应用于航空航天等领域,而其较大的密度使其难以达到轻量化的标准。钛合金的横空出世解决了这一难题,尤其是γ-Ti Al合金。γ-Ti Al合金作为一种新型轻质的高温结构材料,已经被认为是应用于高温的优秀候选材料,然而室温脆性限制了其广泛应用。磨粒流加工技术作为一种微量加工技术,可实现脆性材料的塑性去除,因此对γ-Ti Al合金材料在磨粒流加工过程中的塑性变形行为和材料去除特性展开研究具有重要的实际意义。然而,磨粒微切削过程是微观尺度下的动态过程,使用传统的实验方法很难实时观察微观细节。本文借助分子动力学模拟方法在微观尺度入手研究磨粒流加工过程,揭示磨粒流加工γ-Ti Al合金材料的力学行为和微切削特性。目前多数关于γ-Ti Al合金的研究集中在真空环境中的光滑材料表面,而实际的磨粒流加工过程并非真空的加工环境,且加工的材料表面并非完全光滑的。有鉴于此,本文构建了更贴合实际加工的流体介质环境中磨粒微切削单晶γ-Ti Al合金粗糙表面的分子动力学模型,考虑到航空煤油组分极其复杂,设定正十二烷为流体介质,采用联合原子模型将十二烷分子中CH3和CH2基团视为单个相互作用点以提高计算效率,使用纹理表面充当特殊粗糙表面。基于所建立的磨粒微切削单晶γ-Ti Al合金粗糙表面模型,对微切削过程中材料去除、流体介质分布、切削力变化、温度和能量变化以及亚表面缺陷演变进行分析和讨论,发现在磨粒的挤压和剪切作用下,部分工件原子堆积在材料表面形成切屑,而部分工件原子将向下方位移形成已加工表面;由于位错的运动、形核和湮灭,工件亚表面将产生很多缺陷结构,例如原子团簇、堆垛层错、位错环、棱柱位错环以及大量点缺陷结构;位于相邻密排面上四个不同晶向的堆垛层错沿其Burgers矢量滑移直至到达滑移面的交线,相互反应产生阻碍堆垛层错继续滑动的Lomer-Cottrell位错和Hirth位错,它们与Shockley位错共同组成棱柱位错环缺陷结构;棱柱位错环结构由于中存在阻碍滑移的压杆位错,易于稳定地存在于工件亚表面。然后,考虑了切削深度、磨粒粒径以及磨粒种类三个加工参数,分析了不同加工参数对微切削过程中材料去除和加工质量的影响规律。仿真结果表明:较小的切削深度尽管会使材料去除原子数目较小,但会大大降低工件亚表面的变形程度;选择较小的磨粒粒径尽管会降低材料去除效率,但会减少位错的形核,从而获得更好的加工表面;选择CBN磨粒可以抑制位错形核、降低缺陷出现的可能性,因此可以有效替代极其昂贵的金刚石磨粒。此外,建立了纳米压痕的分子动力学模型,对已加工材料中稳定存在的棱柱位错环演变过程进行详细地分析,将加工前后工件表面性能进行对比,发现尽管纳米压痕会使材料原本存在的缺陷消失,但压痕区域下方将出现较多空位缺陷;原本存在的缺陷使得材料硬度增大,验证了已加工表面由于材料内部存在缺陷所导致的加工硬化现象。