【衬底论文】单点金刚石划痕试验中 β-Ga₂O₃(100)表面的载荷依赖性纳米尺度材料去除行为：从塑性犁削到脆性断裂

        由南华大学的研究团队在学术期刊 Crystals 发布了一篇名为 Load-Dependent Nanoscale Material Removal Behaviors of β-Ga₂O₃(100) Surface in Single-Point Diamond Scratching: From Plastic Plowing to Brittle Fracture（单点金刚石划痕试验中 β-Ga₂O₃(100)表面的载荷依赖性纳米尺度材料去除行为：从塑性犁削到脆性断裂）的文章。

摘要

        本研究探究了在一系列法向载荷作用下，采用单点金刚石划痕技术对（100）取向 β-Ga₂O₃ 进行纳米级材料去除时，其去除行为与亚表面损伤之间的相关性。通过多尺度表征方法，本篇文章揭示了从弹性变形到塑性主导的材料去除，并最终演变为脆性断裂的载荷依赖性转变过程。在低载荷条件下，β-Ga₂O₃ 展现出完全由塑性主导的材料去除机制，具体表现为表面堆积形成平滑凹槽，且亚表面无裂纹产生，仅存在位错和堆垛层错，这表明在适宜的机械条件下，该材料可实现延性加工。随着法向载荷的逐步增大，材料进入延性 - 脆性转变阶段，此时塑性流动与微剪切裂纹的萌生并存，同时摩擦系数出现不稳定波动。在高载荷条件下，广泛的脆性断裂成为主要去除方式，其特征为亚表面发生严重的混合开裂以及大规模的材料剥落。本研究为深入理解高硬度、脆性 β-Ga₂O₃ 材料在超精密表面加工中的可加工性提供了重要依据。

原文链接：

https://doi.org/10.3390/cryst16050318