【摘 要】
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微/纳米级加工制造技术是当前研究的热点之一。随着纳米技术的飞速发展,微/纳米机电系统(MEMS/NEMS)、微小结构和零件及相关产品越来越多,并且被广泛的应用在军事和民用领域
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微/纳米级加工制造技术是当前研究的热点之一。随着纳米技术的飞速发展,微/纳米机电系统(MEMS/NEMS)、微小结构和零件及相关产品越来越多,并且被广泛的应用在军事和民用领域。纳米刻划作为纳米加工领域一种新的加工技术,具有较强的加工柔性,显示了极强的加工能力。本文首先根据单晶硅纳米刻划的工艺过程,建立单晶硅纳米刻划的分子动力学模型,对单晶硅纳米刻划进行分子动力学仿真。通过改变单晶硅材料在纳米刻划加工过程中各工艺参数,研究在纳米刻划过程中单晶硅表层原子的重构过程,包括相变、塑性流动、自由表面硅原子结构的弛豫等现象及其机理。本文对单晶硅的刻划机理进行实验研究,以验证仿真研究的主要结论。实验对单晶硅(100)晶面进行压入和刻划过程研究,观测单晶硅材料的力学行为,包括弹塑性变形、弹性变形的恢复量、刻划沟槽脆性断裂等。揭示单晶硅材料在纳米刻划过程中变形和材料去除的机理。本文对单晶硅纳米刻划的工艺进行研究。通过实验,建立纳米压痕深度预测模型、定量分析弹性恢复与塑性变形的比例、优化刻划力、刻划速度、刻划次数等工艺参数。研究刻划次数对刻划沟槽截面形状的影响等。本研究为进一步优化机械纳米刻划加工工艺,分析微纳结构尺寸形状的稳定性和加工质量评价提供理论和实验依据,具有一定的理论和应用意义。
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