金剛石磨粒納米加工單晶碳化硅非連續表面機理研究

王一凡 唐文智 何艷 高興軍 凡林 宋淑媛

摘要 建立金剛石磨料納米加工單晶碳化硅襯底的分子動力學模型，從矢量位移、切削力、晶體結構相變及缺陷等方面研究劃痕對原子去除過程的影響以及劃痕壁面的材料去除機理。結果表明：劃痕區域原子的去除方法主要是剪切和擠壓。劃痕入口區壁面變形為彈性和塑性混合變形，劃痕出口區壁面變形主要為塑性變形，增加納米加工深度能夠提高原子的去除量。襯底表面存在的劃痕使納米加工過程中的切向和法向切削力均降低，最大差值分別為300 和600 nN，劃痕區域原子的缺失是切向力下降的主要原因。磨粒的剪切擠壓作用使碳化硅原子的晶體結構發生了非晶轉化，產生了大量不具有完整晶格的原子，并且襯底表層的原子與臨近的原子成鍵，形成穩定的結構。襯底溫度受影響的區域主要集中在磨粒的下方，并向襯底的深處傳遞，在2、5 和8 ?納米加工深度下襯底溫度之間的差值約為100 K。

關鍵詞 納米加工；單晶碳化硅；非連續表面；位移矢量；切削力；相變

中圖分類號 TQ164;TG58;TG74;TH161 文獻標志碼 A

文章編號 1006-852X（2024）01-0092-09

DOI 碼 10.13394/j.cnki.jgszz.2023.0057

收稿日期 2023-03-10 修回日期 2023-05-17