二次纳米划痕对单晶锗表面形貌及亚表面缺陷的影响

作者：张高赞; 杨晓京^*; 李宗睿; 李云龙; 崔杰

来源：机械科学与技术, 2023, 1-8.

DOI：10.13433/j.cnki.1003-8728.20230349

• 超精密研磨
• 分子动力学
• 单晶锗
• 亚表面损伤
• 纳米划痕实验

为阐明在超精密研磨加工中由初始刮擦引起的亚表面损伤对后续加工的影响，采用分子动力学方法建立了二次划痕单晶锗的损伤模型，对二次纳米划痕单晶锗的表面形貌和亚表面损伤进行了研究，分析了第一次划痕深度不同时对于二次划痕过程中的最大损伤宽度、Von Mises应力、划痕力、温度和亚表面损伤厚度的影响，并通过二次纳米划痕实验适当验证了仿真分析的结论。仿真结果表明：随着第一次划痕深度的增加，单晶锗二次划痕的最大损伤宽度从13.9nm降到9.9nm，切向力从0.12μN降到0.09μN，亚表面损伤厚度从4.34nm降到2.68nm，法向力从0.11μN增加到0.18μN，Von Mises应力没有明显变化，温度有明显的降低；通过多次纳米划痕实验验证了分子动力学仿真结果，并发现单晶锗二次划痕的脆塑转变深度和临界载荷随第一次划痕载荷的增加而降低。为实现单晶锗低损伤研磨加工机制提供理论依据和技术支持。

• 单位
  机电工程学院; 昆明理工大学