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天然金刚石刀具由于其高硬度和耐磨性、低的摩擦因数、极小的刀刃钝圆半径和平滑的刃口等特点,是超精密加工中不可缺少的工具,其制造技术也是超精密加工产业链最底端、最基础的支撑技术。机械研磨是目前天然金刚石刀具制备产业最常用和成熟的技术。但是机械研磨不可避免在刀具表面造成工艺损伤层,降低了刀具表面质量和力学性能,从而影响刀具耐用度,提高了刀具制造成本,在一定程度上制约了加工技术的发展。因此,如何去除损伤层又不对刀具造成二次破坏成了当前机械研磨制造金刚石刀具技术发展亟需解决的问题。本文首先围绕天然金刚石刀具机械研磨技术,解释了机械研磨损伤层产生的微观机理。采用分子动力学方法,模拟了金刚石晶体(100)晶面、(110)晶面在<100>晶向的机械研磨过程,得到了在(100)晶面和(110)晶面易磨削方向<100>研磨去除机理是:致密的的金刚石碳原子sp3杂化结构向稀疏的非晶态碳原子sp2杂化结构有序—无序转变。并基于该去除机理,通过分析得到了损伤层由碳原子sp3杂化结构的金刚石晶体、有序的碳原子sp2杂化结构的石墨、无序的碳原子sp2与sp杂化结构的非晶态碳组成。通过纳米压痕仿真计算得到损伤层的硬度、弹性模量均小于无损伤层的金刚石晶体值。根据机械研磨损伤层的微观形成机理研究,本文提出了一种非机械应力去除的后置处理工艺—真空热化学腐蚀处理技术。分析了各腐蚀处理工艺参数对刀具表面粗糙度、刀具力学性能的影响,建立了可显著改善刀具表面粗糙度、提高刀具表层显微硬度和弹性模量的腐蚀工艺。另外,对于无化学腐蚀作用下473K的真空退火处理后金刚石刀具表层显微硬度仍然得到提高的现象,本文使用分子动力学方法,对机械研磨后刀具真空退火处理过程进行仿真。发现了损伤层中碳原子无序sp2和sp杂化结构向sp3杂化结构转变,即真空退火中损伤层碳原子自我修复,重新生成金刚石碳原子sp3杂化结构而恢复了硬度,由此得到了碳原子真空退火重组的损伤层的自我修复机微观理。最后,本文进行了真空热化学腐蚀处理技术对刀具耐用度影响试验。进行了金刚石刀具切削单晶锗的试验方案,建立了刀具耐用度试验评价标准,选择单晶锗材料塑性去除方式的切削参数组合,从而对比分析得到未处理和经处理的2把刀具的耐用度,经处理后刀具的耐用度相比未处理刀具的耐用度提高了1.2倍。