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

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。