808 / 2022-07-04 20:13:18

离子注入辅助超精密磨削单晶SiC的原子尺度机理研究

SiC材料具有高化学惰性、高载流子饱和速度、高导热系数、高比刚度以及耐高温等独特的物理化学性能，使其在各个领域都具有广泛的应用前景。然而，在对碳化硅的超精密加工过程中，常常出现难以避免的脆性断裂。通过离子注入辅助表面改性的超精密加工方法可以提高脆性材料的可加工性。本文通过改变离子注入过程中的剂量、能量、倾角，探究了各个参数对纳米压痕过程的影响。发现离子注入影响了立方碳化硅的力学性能和缺陷演化，降低了硬度和弹性模量。其次，单独对不同能量硅离子注入立方碳化硅的超精密加工进行了MD模拟与研究。分析了离子注入能量对加工过程中工件的温度、势能、切削力、摩擦系数、RDF和表面形貌的影响。最后，对不同注入剂量、倾角以及区域的硅离子注入立方碳化硅以及金刚石磨粒超精密加工进行了MD模拟与研究。分析了离子注入参数对工件损伤影响，以及对工件温度、势能、位错缺陷、表面形貌、切削力、应力等加工参数的影响。发现，随着剂量的增加，工件内部损伤范围呈现周期性变化，势能与温度总体呈现上升的趋势，内部正应力总体呈现增加的趋势。