硬脆材料凭借其高硬度、低热膨胀系数、化学性质稳定等优良特性被广泛应用于航空航天、电工电子、光学、生物医学等领域。同时,硬脆材料由于高脆性、低断裂韧性等特点,属于典型的难加工材料。目前,磨削是加工硬脆材料最主要的方式之一,但是磨削往往会对加工零件产生表面以及亚表面损伤。而单颗粒划擦试验是探究硬脆材料去除机理和损伤的基础,可以进一步对硬脆材料的磨削机理进行研究,对硬脆材料实现塑性域去除以及表面质量提高具有很大的生产指导意义。但传统单颗粒划擦试验装置在难以兼顾高速、稳定纳米切深的同时,也存在划痕长度不易控制、采集的力信号数据与划痕形貌位置难以实现一一对应等问题。本文针对上述单颗粒划擦试验的局限性设计了新型单颗粒划擦试验平台,对其进行了力学特性分析与结构优化、基于Lab VIEW开发编译了信息采集存储、运动控制、反馈等功能。并采用开发完善好的试验平台对单晶硅以及熔融石英两种常见硬脆材料进行了划擦试验,主要研究内容如下:（1）分析了单颗粒高速划擦试验平台的力学特性,通过仿真与激振试验得到了划擦试验台的理论固有频率以及实际固有频率,并结合仿真结果给出了划擦试验台的结构优化方案。（2）采用Lab VIEW软件对划擦试验台的力信号数据采集、读取、实时存储、运动控制功能进行重新开发编译,实现在一个优化整合后的Lab VIEW“VI”操作界面就可以完成所有试验操作。同时添加了反馈控制功能,根据材料的临界载荷设定划擦阈值避免出现重复划擦以及因划痕过深而破坏整体划痕特征的问题。（3）针对不同形状的硬脆材料工件设计出了对应的划擦方法,并通过仿真、理论计算出设计方案中所需的参数。采用开发完善好的单颗粒划擦试验平台分别对两种工件进行了划擦试验,通过表征测试结果验证了不同工件形状划擦方法的可行性,同时也完成了开发完善后划擦试验台可用性的评估测试。（4）通过单颗粒划擦试验,在接近实际磨削加工的条件下,分别研究了单晶硅不同晶向上弹性回复系数以及韧脆转变深度的各向异性差异、熔融石英弹性回复系数以及韧脆转变深度对速率的敏感性。