纯铁、不锈钢、轴承钢等典型的铁基材料在日常生产生活中有着广泛的应用。纯铁由于具有磁导性好、纯净度高、冷热加工性能好等特性,在国防、航天、科研中有重要的用途;由于不锈钢具有耐腐蚀的特性,已广泛用于医疗设备、家具、工业设备等领域;而轴承钢以其高硬度、耐磨、抗疲劳等优点,已广泛应用在轴承等基础零件的超精密制造中。近年来,关于铁基材料的化学机械抛光工艺研究逐渐增多,然而对其微观材料去除机理的研究还不够充分。因此,本论文利用原子力显微镜（AFM）探究了氧化与络合协同作用下铁基材料的微观去除机理。首先,通过在不同环境刻划实验,探究原位化学作用对材料去除的影响规律。结合静态腐蚀实验、电化学实验、SEM、STEM、EDS等,进一步探究氧化与络合协同作用对纯铁的微观去除机理,以及二氧化硅磨粒对纯铁的微观去除机制。最后利用原位化学作用调控铁基材料表面反应层,实现在轴承钢、不锈钢等铁基材料表面纳米图案加工。本论文主要内容和结果如下:（1）研究建立了铁基材料微观去除机理的实验方法以纯铁为研究对象,采用金刚石探针开展真空离线AFM刻划实验,结果表明,不同组分溶液处理后,材料去除深度和体积的变化趋势与化学机械抛光中抛光速率变化趋势不同。在此基础上,通过探究纯铁液下生锈规律,优化纯铁样品处理,开展了液下原位AFM刻划实验,结果表明,界面处的原位化学作用对铁基材料的微观去除有重要影响;液下原位AFM刻划实验方法可以更好的反映原位化学条件下纯铁表面反应层状态,为后面的机理探究奠定了实验基础。（2）揭示出氧化络合协同作用下铁基材料的微观去除机理使用二氧化硅探针开展纯铁液下原位AFM刻划实验,结果表明,过氧化氢与甘氨酸的协同作用对纯铁的微观材料去除影响显著。低浓度的过氧化氢促进甘氨酸的络合作用,从而使纯铁表面机械强度减小,易于机械去除;高浓度的过氧化氢使铁表面迅速钝化,抑制甘氨酸的络合作用,从而使纯铁表面机械强度增大,不易被机械去除;通过静态腐蚀实验和电化学腐蚀实验,发现氧化与络合协同作用会影响溶液对纯铁的化学腐蚀;最后通过AFM粘着力、摩擦力测试,结合SEM、STEM、EDS等分析表征,进一步揭示出铁表面主要由非晶氧化物构成,未发现亚表面损伤;二氧化硅磨粒主要通过机械作用使纯铁材料去除,而不是通过化学成键。该研究为后续在铁基材料表面开展纳米结构加工的应用提供理论基础。（3）基于氧化与络合协同作用开展了铁基材料表面纳米加工首先,对纳米加工工艺参数进行优化,优化的刻划工艺参数:刻划载荷Fn为10μN,刻划次数N为5次,刻划速度v为2μm/s。基于该参数,在GCr15轴承钢、316L不锈钢等铁基材料表面加工出微图案和微结构,最终利用化学作用调控铁基材料表面反应层,在轴承钢、不锈钢表面实现了纳米织构加工的应用。最后对不锈钢微观去除机理进行了初步探究,指出原位化学作用改变了不锈钢表面机械强度,二氧化硅和氧化铝等磨粒主要通过机械作用使材料去除。综上所述,本论文利用AFM深入研究了氧化与络合协同作用对三种典型铁基材料化学机械抛光的微观去除机理影响,进一步丰富、完善了铁基材料化学机械抛光中材料去除机理,对今后铁基材料化学机械抛光的发展具有重要的指导意义。