材料研究学报

作者：施渊吉, 程诚, 张海涛, 胡道春, 陈晶晶, 黎军顽

单位：1.南京工业职业技术大学 江苏省工业感知及智能制造装备工程研究中心 南京 2100232.南京航空航天大学材料科学与技术学院 南京 2100163.南昌理工学院 机械表/界面摩擦磨损与防护润滑研究中心 南昌 3300444.上海大学材料科学与工程学院 上海 200444

关键词：无机非金属材料,塑性去除,纳米摩擦,β-SiC')"href="#">β-SiC,原子尺度

基金：江苏省工业感知及智能制造装备工程研究中心开放基金(ZK220504);江西省教育厅科学技术研究项目(GJJ2402622)

为了减少微机电系统的黏着接触失效和磨损，从原子尺度研究了β-SiC半导体器件在滑动摩擦中材料去除行为的机制。用分子动力学法研究了磨粒半径、压深、滑动速度、服役温度以及基底晶面对β-SiC在滑动磨损中微结构的演化和材料去除行为的影响。结果表明：β-SiC材料在滑动磨损中去除的原子尺度机制是，受高应力和高温影响的磨粒和β-SiC挤压区极易在水平摩擦力的作用下不断从材料表面去除而成为磨屑堆积在磨粒的正前方和紧密接触区的边缘。随着服役温度的提高和压深的增加，磨损产生的磨屑原子随之增多。但是，滑动速度的提高使磨粒正前方和接触边缘的磨损堆积减少。同时，β-SiC在滑动磨损中的塑性变形，以立方晶体结构向闪锌矿晶体结构转变和基底内位错形核、生长、增殖和滑移为主，β-SiC基底的Von Mises应力集中度与基底内位错区域的位置呈正相关。在滑动磨损中，随着磨粒半径、压深的增加和滑动速度的提高，径向分布函数的峰值增大，产生的β-SiC非晶原子数增多，而服役温度的提高使β-SiC的非晶原子减少。同时，β-SiC的晶面选择性对滑动磨损中的水平摩擦力、微结构演化、磨屑数、原子矢量位移、温度场和应力场分布有显著的各向异性特征。

来源：2025年第9期

《材料研究学报》期刊编辑部

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