单晶碳化硅 （SiC） 是电子和光学领域最具吸引力的材料之一，但由于其坚硬和易碎的特性，因此极难切割。虽然在以前的研究中，重点放在加工平面上，但在这项研究中，通过微凹坑的超精密金刚石车削，探索了在 4H-SiC （0001） 上切割弯曲微观结构时工具-工件相互作用的机制。对加工工件和使用的金刚石工具的表面/近表面进行了表征，并研究了切屑形成和切削力等加工特性。研究发现，在凹坑的进料/切入区域容易出现微裂纹，这是由于大推力引起的大摩擦诱导拉应力引起的。位于次级解理方向 <10−10> 上的凹坑（S 型凹坑）容易产生无裂纹的表面，而位于初级解理方向 <-12−10> 上的凹坑（P 型凹坑）很容易在表面产生裂纹，即使芯片是在延展性模式下形成的。位于中间方向的凹坑 （I 型凹坑） 适度容易出现表面开裂。研究还发现，虽然 S 型凹坑表面无裂纹，但它具有最厚的亚表面损伤 （SSD） 层，包含无序层、位错和堆叠断层;P 和 I 凹痕的 SSD 层不包含堆叠故障;I 型凹坑的 SSD 层是最薄的。金刚石工具上带有纳米级凹槽的侧面磨损很严重，没有检测到边缘碎裂和金刚石石墨化。通过优化切割条件，制造了具有纳米级表面粗糙度的无裂纹微凹坑阵列。 本研究的结果为制造具有高表面完整性的弯曲 SiC 零件提供了指导，例如用于在玻璃上复制微透镜阵列和其他自由曲面的模具。



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