砷化镓作为典型的III-V族半导体,凭借其优越的光学特性被广泛应用于太赫兹光学、红外光学等领域。为了满足各类光学系统的需求,单晶砷化镓需要被加工出低损伤、高精度的表面或微结构。然而,单晶砷化镓属于脆性材料,其加工过程中极易出现脆裂损伤、各向异性损伤差异等问题,严重影响器件的品质与性能。因此,开展对单晶砷化镓的纳米切削损伤形成机理以及高效率、低损伤的加工工艺的研究具有重要意义。本课题基于分子动力学仿真、超精密切削实验以及多种测试表征方法,对单晶砷化镓的纳米切削过程中损伤形成与演化过程进行理论和实验研究,并探索了离子注入表面改性辅助砷化镓纳米切削方法。主要研究内容如下:（1）建立了金刚石刀具与砷化镓间的指数排斥势函数,评估确定了砷化镓纳米切削势函数体系。基于分子动力学仿真建立了单晶砷化镓纳米切削模型。（2）对砷化镓晶体纳米切削表面形成及塑性损伤机制进行研究,获得了切削过程中切削速度与各向异性对亚表面位错分布的影响规律,分析了结构相变、非晶化等塑性损伤以及暂稳相主导的弹性形变。（3）对单晶砷化镓纳米切削裂纹损伤形成过程进行分析,获得了其在不同切削速度与切削厚度下的脆塑转变与损伤演变机理,分析了微裂纹的形成与发展机制。仿真中发现单晶砷化镓已加工表面呈现多晶状态,并得到了实验验证。（4）基于纳米压痕实验对单晶砷化镓的纳米尺度力学性质与受载行为进行了测试,并开展了砷化镓晶体纳米切削实验和测试表征,研究了不同切削负前角对单晶砷化镓脆塑转变深度的影响,表征了其脆塑转变区域的亚表面损伤。（5）基于单点金刚石平面车削实验分析了单晶砷化镓超精密切削中的各向异性特性,并探索了低损伤表面的车削参数。探索了离子注入表面改性对单晶砷化镓纳米切削性能的影响,获得了改性表面的非晶化以及材料脆塑转变深度的提升。