6H-SiC高速纳米磨削的去除行为及亚表面损伤机制的分子动力学仿真研究

来源：机床与液压杂志2024年第21期北京时间：

作者：耿瑞文，双佳俊，谢启明，杨志豇，周星辰，李立军

单位：三峡大学石墨增材制造技术与装备湖北省工程研究中心；三峡大学机械与动力学院；昆明物理研究所；三峡大学机械与动力学院；三峡大学机械与动力学院；三峡大学机械与动力学院

摘要：6H-SiC在光电子等领域应用广泛，作为典型的硬脆性材料，其材料去除行为及亚表面损伤机制目前尚不清晰，高效地获得光滑、平坦、低损伤的表面仍十分困难。采用分子动力学模拟的方法研究磨削速度对6H-SiC去除行为及亚表面损伤的影响。结果表明：磨削时原子层有两条去除路径，即向左上方形成切屑，向右下方形成加工表面。在磨削深度为1 nm、磨削速度为100 m/s的条件下，工件通过相变、堆垛层错、晶格畸变和原子空位产生塑性变形，从而导致工件材料的去除。随着磨削速度增加，磨粒所受的平均切向磨削力和摩擦因数都减小。相比100 m/s，磨削速度为200、400 m/s时，平均切向磨削力分别减少了52.3%和55%，摩擦因数分别减少了7.4%和11.9%。增大磨削速度可以减小工件亚表层的损伤深度，提高工件表面材料的去除率，改善工件表面的加工质量。

关键词：6H-SiC;分子动力学;材料去除行为;亚表面损伤机制;高速纳米磨削

基金资助：湖北省技术创新专项重大项目（2019AAA164）；三峡大学人才引进项目（2022Y0037）