多物理场耦合下材料跨尺度去除模型与亚表面损伤抑制方法数据集

本数据集面向精密制造及表面工程领域的前沿需求，聚焦多物理场耦合作用下材料跨尺度去除机理与亚表面损伤抑制方法研究，整合氮化镓、钽酸锂、碳化硅及镁铝尖晶石等典型硬脆材料的实验观测与数值模拟数据，旨在为超精密加工工艺优化及亚表面缺陷控制提供多尺度、多维度数据支撑。通过纳米压痕仪在[1210]、[1010]、[0001]等晶向上进行变载划痕实验，结合GPIXP/D激光干涉仪与光学轮廓仪获取表面粗糙度、塑性变形、微裂纹及塑脆转变特征；利用Zeiss Gemini500扫描电镜捕捉划痕全局形貌与局部损伤细节，通过聚焦离子束制备亚表面样品后，采用Tecnai G2F30STWIN透射电镜解析晶格位错、裂纹扩展等纳米级损伤机制。数值模拟方面，基于Ansys Fluent和MATLAB开展流体动压力、材料去除率及抛光区域尺寸的CFD仿真，并运用LAMMPS分子动力学软件构建双划痕模型，模拟纳米尺度下材料去除动力学行为与应力分布规律。数据集按材料与实验类型分为四部分：（1）氮化镓、钽酸锂、碳化硅及MgAl2O4的纳米划痕实验数据，涵盖不同晶向、载荷组合下的力学响应；（2）SEM/TEM跨尺度表面与亚表面损伤观测数据，揭示塑性变形、横向裂纹至脆性断裂的演化路径；（3）基于LAMMPS的分子动力学仿真数据，定量分析双划痕相互作用对亚表面损伤的影响；（4）多物理场耦合仿真与实验对照数据，建立工艺参数（载荷、晶向、磨粒特性）与损伤深度的关联模型。本数据集首次实现硬脆材料跨尺度去除过程中宏-观-微观损伤机制的系统映射，突破传统单一尺度分析的局限性，为优化抛光工艺参数、抑制亚表面损伤及开发高可靠性半导体器件提供关键理论依据，适用于材料科学、机械工程、微电子制造等领域的学术研究及光电子器件、航空航天精密元件等产业应用，具有显著的跨学科创新价值与工程转化潜力。

搜集汇总

背景与挑战

背景概述

该数据集聚焦于多物理场耦合作用下硬脆材料的跨尺度去除机理与亚表面损伤抑制研究，整合了氮化镓、碳化硅等典型材料的实验观测与数值模拟数据。它通过纳米划痕、SEM/TEM观测以及分子动力学仿真等方法，系统揭示了从宏观到微观的损伤演化机制，为优化超精密加工工艺和抑制亚表面缺陷提供了关键数据支撑。